Medline.ru - Биомедицинский журнал РАЗРАБОТКА ПРОБЛЕМ МЕДИЦИНСКОЙ ЭМБРИОЛОГИИ В ИЭМе

В 1932 году Постановлением Правительства СССР Государственному Институту Экспериментальной медицины в Ленинграде был придан статус Всесоюзного (ВИЭМ) и поставлена задача всестороннего изучения организма человека на основе современной теории и практики медицинских наук для изыскания новых методов исследования, лечения и профилактики на основе новейших достижений в области биологии, физики и технической реконструкции специального оборудования лабораторий и клиник. Во исполнение этой задачи непосредственного взаимодействия и взаимовлияния медицинских и биологических наук в ВИЭМе развернулась работа по созданию новых и реконструкции старых научных и научно-вспомогательных подразделений, оснащению их новейшим оборудованием и приборами, укомплектованию высококвалифицированными научными кадрами. Наряду с подразделениями медицинского профиля создавались отделы и лаборатории физикохимического, технического и биологического направлений, в том числе отдел Общей морфологии и в нем Лаборатории эмбриологии. В 1934 году ВИЭМ перевели в Москву и Ленинградский институт стал его филиалом.

    Для формирования отдела Общей морфологии был приглашен профессор А.А.Заварзин - хорошо известный в стране морфолог и эволюционист, много сделавший для теоретической медицины, которую он определял как учение о больном и здоровом человеческом организме с определенным практическим направлением. В программу научной деятельности формирующегося Отдела общей морфологии закладывались первоначально три проблемы (А.А.Заварзин, 1934): проблема "живого" и "мертвого", то есть проблема живого организованного вещества и его происхождения; проблема гистологической детерминации; проблема эволюционной динамики тканей. В соответствии с этими проблемами создавались подчиненные единому руководству научные подразделения, для формирования и заведованиями которыми приглашались крупнейшие специалисты в основном биологического профиля.

    Поскольку, как считал А.А.Заварзин (1934), отдельная постановка гистологических вопросов вне связи с экспериментальной эмбриологией и механикой развития невозможны, в составе отдела планировалось и эмбриологическое подразделение в основном для изучения свойств клеток во время процессов детерминации и дифференциации - узловых моментов морфо- и гистогенезов. Для формирования этого подразделения и заведования им был приглашен известный в стране биолог и эмбриолог профессор П.П.Иванов, который проработал (по совместительству) в институте около 9 лет. В самом начале Великой Отечественной войны, а именно 1 июля 1941 года, П.П.Иванов был отчислен из ВИЭМа по причине "сокращения объема работ". Он выехал из Ленинграда в эвакуацию, но по состоянию здоровья не мог вынести условий путешествия и умер в Костроме 15 февраля 1942 года.

    Лаборатория Общей эмбриологии под руководством П.П.Иванова работала в рамках трех научных направлений: изучение физиологических свойств эмбриональных клеток и тканей в процессах нормального развития и в условиях действия повреждающих агентов; изучение феномена "преждевременной дифференцировки"; изучение физиологии эмбриональных тканей во время "установок развития" на детерминацию. После войны эмбриологическое подразделение в ИЭМе долго не восстанавливалось. Оно вновь было открыто в 1956 году, но на этот раз как самостоятельная лаборатория Общей эмбриологии, руководить которой был приглашен профессор, член-корреспондент АМН СССР П.Г.Светлов.

    П.Г.Светлов (1892 - 1974) принадлежал к старшему поколению советских биологов, лучшие представители которых отличались глубокой, энциклопедически разносторонней подготовкой в разных областях биологии. Он был прекрасным фаунистом и систематиком, крупным специалистом в области сравнительной эмбриологии и опытнейшим мастером в экспериментальной эмбриологии. Сочетание этих качеств, упорный труд, позволили ему создать ряд крупных обобщений, основным из которых является теория критических периодов развития, имеющая общебиологическое и медицинское значение. Принимая руководство лабораторией Общей эмбриологии, П.Г.Светлов сразу же определил ее тематическую направленность: в медицинском институте эмбриология не может быть иной, кроме как медицинской эмбриологией, нацеленной на разработку для профилактической медицины теоретических основ по охране внутриутробного периода жизни человека в наш век стрессов, химизации, лучевых энергий, работ в экстремальных условиях холода, перегрева, гравитационных перегрузок и т.д.

    В 1962 году эмбриологическое подразделение ИЭМа было расширено до Отдела эмбриологии (зав. П.Г.Светлов) из двух лабораторий: прежней лаборатории Общей эмбриологии и вновь открытой лаборатории Эмбриологии человека, на заведование которой был избран доктор медицинских наук, профессор А.П.Дыбан. В 1965-м году руководство Отделом эмбриологии перешло к профессору А.П.Дыбану.

    Исследования по медицинской эмбриологии в лаборатории П.Г.Светлова проводились в рамках теории критических периодов. Эта теория, окончательно сформулированная им в стенах института в 1960-м году, в основе своей покоится на огромном числе сведений, накопленных экспериментальной эмбриологией по проблеме реакций развивающегося организма на внешние воздействия, осмысленных с позиций современной генетики, цитологии, биохимии, физиологии реактивных процессов, не говоря уже о классической морфологии и эволюционном учении. В самом общем смысле критические периоды есть моменты в развитии зародыша, когда включается в действие определенная порция наследственной информации, программирующая с помощью специфических информационных сигналов развитие зачатков органов от одного морфофункционального состояния до другого, вплоть до дефинитивного. Именно в такие периоды развивающиеся части организма чувствительны не только к своим информативным сигналам, но и к действию разного рода внешних факторов, могущих повредить нормальный морфогенез и вызвать гибель развивающегося организма, либо образование уродств. В этом отношении понятно не только общебиологическое, но и прикладное значение критических периодов как наиболее опасных моментов во внутриутробной жизни животных и человека. Вооруженная идейным воззрением - теорией критических периодов развития, лаборатория Общей эмбриологии приступила к экспериментальной разработке на зародышах млекопитающих и птиц проблемы реакций развивающегося организма на внешние воздействия с целью определения эмбриональных возрастов, особенно нуждающихся в защите. На чувствительность к повреждающим агентам были обследованы все стадии проэмбрионального и эмбрионального периодов развития: женские гаметы в яичниках плодов, неполовозрелых и половозрелых животных; мужские гаметы в семенниках половозрелых крыс; все стадии эмбрионального развития крысы, мыши и цыпленка. В качестве повреждающих агентов использовались лучи Рентгена, перегревание, химические влияния (эфир, миелосан, азотнокислый свинец и др.). Эксперименты с воздействием на взрослых самок крыс физическими (лучи Рентгена, перегревание) и разного рода химическими агентами отчетливо показали, что дозы повреждающих агентов, не препятствующие процессам созревания женских гамет и способности их к оплодотворению, тем не менее весьма значительно повреждают последующий эмбриогенез зародышей, подвергавшихся указанным воздействиям в течение проэмбрионального периода, вызывают повышенную эмбриональную смертность. Облучение семенников также вызывает подъем смертности зародышей, развившихся из яиц, оплодотворенных спермиями подопытных самцов. При этом как в опытах с радиацией, так и с химическими агентами, повреждение женских гамет сказывается на эмбриогенезне сильнее, чем мужских. Результаты этих работ свидетельствуют о необходимости защиты гаметогенезов от повреждений. Значительная часть работ лаборатории Общей эмбриологии в 1956 - 1966гг. была направлена на изучение действия повреждающих агентов на эмбриональное развитие крыс, мышей, кроликов, зародышей цыпленка. В качестве показателя чувствительности использовали критерий повреждаемости, под которым понимается сумма всех уклонений от нормы (число погибших эмбрионов, общих и локальных нарушений развития), выраженная в процентах по отношению ко всем учтенным в опыте эмбрионам. Обследованию подвергались все стадии эмбриогенеза от оплодотворенной яйцеклетки до сформированного плода. Как оказалось, например, ход кривой повреждаемости зародышей крысы при использовании различных воздействий имеет волнистый характер с двумя пиками высокой повреждаемости. Первый пик приходится на начальные стадии развития, когда зародыш только еще продвигается по яйцеводу (1-5 дни после оплодотворения), второй пик совпадает со стадиями развития, когда зародыши вступают в период основного органогенеза (10-15 дни развития).

    Для разных агентов и даже для разных доз одного и того же агента срок воздействия и длительность чувствительных периодов довольно сильно варьируют, что связано с различными механизмами их действия. Однако подавляющее большинство уродств возникает после воздействия в период основного органогенеза, который у крысы длится с 9-го по 15-16 дни развития, у человека охватывает период с 3 по 8 недели после зачатия. После этого срока крупные анатомические дефекты не возникают. Воздействия в более поздние сроки эмбриогенеза могут вызывать мелкие дефекты типа полидактилии, аномалий ушной раковины и др., а также проявиться в виде отдельных функциональных нарушений деятельности органов, биохимических сдвигов, поведенческих отклонений от нормы, выявляемых после рождения.

    Таким образом, результаты исследований, полученные в лаборатории, а также анализ данных в литературе явились основанием для вывода о наличии в развитии млекопитающих двух основных пиков чувствительности. Углубленные исследования, проводимые на гистологическом и экспериментально-эмбриологическом уровнях показали, что эти два пика чувствительности совпадают с двумя важными событиями, которые характерны для эмбрионального развития млекопитающих - имплантацией и плацентацией.

    Конечно, риск повреждений зародышей не исчерпывается указанными двумя критическими периодами. Заболевания матери, нарушение гигиенических норм в условиях работы с вредными химическими веществами, всевозможные интоксикации типа наркотиков, алкоголя, курения, могут, как известно, привести к тяжелым последствиям для развития плода. Кроме того, чувствительные периоды гистогенезов закладывающихся органов и, в особенности, процессов дифференциации (специализации) клеток могут находиться за пределами обследованных сроков развития, что относится в первую очередь к головному мозгу, эндокринным железам, половой системе. Однако это нисколько не умаляет значения факта крутого подъема чувствительности к действию повреждающих агентов на начальных этапах эмбриогенеза, являющегося причиной резкого возрастания заболеваемости и смертности зародышей. Результаты исследований по установлению границ наибольшей чувствительности к действию повреждающих агентов, проведенные на животных, давали основание полагать, что и в развитии человека в сроки от оплодотворения до завершения основного органогенеза коренится начало большинства повреждений, приводящих впоследствии к гибели зародышей, формированию анатомических пороков развития и врожденных заболеваний. Из всего этого на основании работ сотрудников лаборатории Общей эмбриологии с учетом литературных сведений был сделан вывод, имеющий важнейшее значение для профилактической медицины в смысле укрепления здоровья будущих поколений: начальный период утробного развития человека (первые три месяца беременности) прежде всего нуждается в особенной заботе и охране. Следует сказать, что проводившиеся в 60-е годы исследования по изучению влияния повреждающих агентов на развитие млекопитающих находили живое понимание со стороны клиницистов акушерско- гинекологического профиля. Этот вопрос усиленно обсуждался в ряде ответственных конференций и съездов. Особенно знаменательной в этом отношении была выездная сессия Отделения медико-биологических наук АН СССР, проведенная в Ленинграде на базе Института экспериментальной медицины и Института акушерства и гинекологии. На сессии был рассмотрен выработанный Институтом акушерства и гинекологии план профилактических мероприятий по охране плода в ранние сроки его развития и этот план был направлен в Министерство здравоохранения СССР. Материалы сессии опубликованы в "Вестнике АМН СССР, 1962, N11". Подчеркнем, что теоретической основой этого плана служили экспериментально-эмбриологические исследования лаборатории Общей эмбриологии НИ ИЭМ АМН СССР. За цикл работ по "Антенатальной профилактике заболеваемости плода и перинатальной смертности член- корреспондент АМН СССР, профессор П.Г.Светлов совместно с проф. Н.Л.Гармашевой и академиком АМН СССР Л.С.Персианиновым был в 1968 году удостоен высокого звания Лауреата Государственной премии. Современный этап развития медицины характеризуется внедрением в практику здравоохранения огромного количества новых лекарственных средств, которые могут назначаться для лечения больных женщин в период беременности. Клиницисты, в особенности акушеры и педиатры, давно подозревали, что ряд врожденных заболеваний плода и новорожденных может быть причинно связанным с применением лекарственных химиопрепаратов. Однако вопрос о необходимости их проверки на безопасность для потомства не ставился в острой форме до начала 60-х годов, когда разыгралась талидомидная трагедия в Западной Европе, в Америке и в Японии.Талидомид - фармакологический препарат, успокоительно действующий на нервную систему. У 20% женщин, принимавших талидомид во время беременности, рождались дети с довольно постоянным комплексом нарушений развития, получившим название "талидомидный синдром плода". Выяснилось, что наиболее чувствительными к действию талидомида являются ранние сроки развития зародыша, а именно, первые 4-8 недель после зачатия. Талидомид вскоре был изъят из продажи и запрещен к использаванию.

    "Талидомидная катастрофа" наглядно показала необходимость тщательной проверки лекарственных средств на повреждающую активность для развивающегося плода, в первую очередь на тератогенное действие. С 1963 года такие работы были развернуты в Отделе эмбриологии ИЭМ под руководством профессора А.П.Дыбана. На организменном, клеточном, биохимическом уровнях, на разных эмбриональных объектах (кролики, крысы, мыши, хомяки, зародыши кур) на всех сроках эмбрионального развития было подвергнуто тщательному обследованию более пятидесяти лекарственных препаратов из разных фармакологических классов - сульфаниламиды, антибиотики, антималярийные, жаропонижающие, психотропные, противоопухолевые, седативные и др. Было выяснено, что на действие разных химиопрепаратов зародыши реагируют отнюдь не одинаковым образом. Так, в основных экспериментах, проводившихся на крысах, было установлено, что антималярийный препарат хлоридин оказывает мощное тератогенное и эмбриотоксическое действие, имитируя в этом отношении действие лучей Рентгена. Выяснилось также, что далеко не все химиопрепараты обладают такой высокой активностью, как хлоридин. Производные салициловой кислоты по сравнению с хлоридином обладали средней повреждающей активностью. Наконец, третьи препараты, используемые в клинике, не оказывали неблагоприятного действия на развитие крысиных плодов даже при очень высоких дозах. Так, антигистаминный препарат фенкарол, синтезированный для лечения аллергических заболеваний, не оказывал ни тератогенного, ни летального действия. В Отделе эмбриологии химики модифицировали молекулу хлоридина и получили ряд новых препаратов. При проверке на тератогенность один из них, как например ИЭМ 687, вызывал повреждения зародышей качественно такие же как и хлоридин и обнаруживались такие же сроки чувствительности, однако чувствительность к этому препарату была в 6 раз меньше. Другие модификации хлоридина были либо слабыми тератогенами, либо вовсе не оказывали повреждающего действия. Изучение особенностей повреждающего действия лекарственных препаратов на эмбриональное развитие лабораторных млекопитающих убедительно продемонстрировали, что можно синтезировать вещества, обладающие полезной терапевтической активностью без побочных тератогенных и летальных свойств. Во многих странах были созданы инструкции по проведению тератологических исследований. В нашей стране Отдел эмбриологии ИЭМ также подготовил подобную инструкцию, которая была утверждена Фармкомитетом Минздрава СССР в 1972 году и введена в действие под названием "Методические указания по тестированию тератогенной и эмбриотоксической активности новых лекарственных веществ".

    В лаборатории прикладной тератологии, созданной в Отделе эмбриологии в 1977 году (рук. В.Ф.Пучков), была проведена большая работа по совершенствованию схемы испытаний лекарственных препаратов на эмбриотоксичность и тератогенность. Методика тестирования без ущерба качеству и достоверности результатов испытаний была значительно упрощена, удешевлена, сокращена по длительности и, кроме того, дополнена новыми разделами, включающими изучение препаратов на нарушения поведенческих и репродуктивных функций у потомства. Новые "Методические указания по изучению эмбриотоксического действия фармакологических веществ и влияния их на репродуктивную функцию", были разрешены Фармкомитетом и введены в действие в 1987 году. Согласно им результаты эмбриотоксикологических исследований учитываются при окончательном определении судьбы нового препарата. Правилами тестирования предусматривается использование в экспериментах генетически чистых линий животных, преимущественно виргинных и здоровых во всех отношениях самок. Эти требования, однако, не отражают действительное положение вещей применительно к человеку. В самом деле, человеческая популяция генетически крайне неоднородна, женщины рожают по нескольку раз и, главное, лекарственные препараты принимаются ими в состоянии заболевания. Из этого логически вытекает необходимость разработки нового методологического подхода к проблеме испытания химиопрепаратов на безопасность для потомства, максимально учитывающего человеческую действительность. В развертывание этого вопроса в лаборатории тератологии была сформулирована проблема, в русле которой стали проводиться научно- исследовательские работы: "Изучение роли патологических состояний материнского организма в проявлениях действия химических веществ на внутриутробное развитие плода". Ближайшие задачи по разработке данной проблемы сводились в основном к моделированию на лабораторных животных некоторых патологических состояний, встречающихся при беременности у человека, и изучение на этом фоне эмбриотоксического действия химиопрепаратов. Вначале было обращено внимание на моделирование следующих трех патологических состояний, могущих осложнять течение беременности у человека: железодефицитная анемия, алкоголизм и эпилепсия.

    На крысах с помощью химиопрепарата бипиридила (Н.А.Чеботарь, А.М.Котин, А.М.Джанджалия и др.) вызывали железодефицитную анемию в такой стапени, что это патологическое состояние само по себе не влияло на развитие плода, однако на этом фоне введение препаратов, не являющихся эмбриотоксическими в опытах на здоровых крысах, вызывало резкий эмбриотоксический эффект у железодефицитных крыс. По материалам этой работы получено авторское свидетельство "Способ моделирования тератогенного эффекта".

    На крысах с генетической предрасположенностью к аудиогенным судорогам разрабатывалась экспериментальная модель для изучения влияния эпилепсии на развитие плода и антенатальной коррекции врожденной патологии (А.М.Котин, И.И.Тиходеева, Н.К.Бичевая). Обнаружено, что сами аудиогенные судороги, вызываемые в период беременности, приводят к возрастанию частоты выкидышей, мертворождаемости, отставанию в развитии и снижению обучаемости у потомства. Проявление аудиогенных судорог в потомстве также зависело от таких антенатальных воздействий, как алкоголь, стресс, содержание кальция и селена в питьевой жидкости для беременных и лактирующих самок. С целью выяснения возможной биохимической этиологии судорожных состояний разработан простой способ выявления судорожной активности синтетических и природных белковых веществ, участвующих в работе нервной системы. В работе по изучению влияния алкоголя на внутриутробное развитие крысы изучено эмбриотоксическое действие этанола; по морфологическим и поведенческим показателям на крысах смоделированы отклонения в развитии, аналогичные таковым, которые наблюдаются у человека при так называемом алкогольном синдроме плода (АСП). Показано, что на фоне алкоголизации материнского организма начинают проявлять свое тератогенное действие безвредные для крысы тератогены человека, а крысиные тератогены (салицилаты) резко усиливают свою эмбриотоксическую активность. То есть, прием лекарственных препаратов в аналогичных условиях может играть немаловажную роль в патогенезе АСП у человека. Результаты экспериментов по изучению действия физиологически активных веществ типа элеутерококка, жень-шеня и др., резко ослабляющих эмбриопатическое действие этанола, свидетельствуют о принципиальной возможности поиска веществ, приводящих к значительной нормализации течения беременности в условиях патогенного действия этанола. По материалам этой работы получено авторское свидетельство "Способ моделирования пристрастия к алкоголю".

    В заключение следует сказать, что зарождение медицинской эмбриологии в нашей стране происходило в стенах нашего института под флагом взаимовлияния общебиологического и медицинского начал. Результаты деятельности эмбриологического подразделения, носящие преимущественно теоретический характер, находили отклик в медицине в той ее части, которая призвана была осуществлять разработку мероприятий по оздоровлению населения путем охраны материнства и младенчества. К сожалению, Отдел эмбриологии в ИЭМе в 1991 году прекратил свое существование, но, надо надеяться, временно.