Физические факторы могут оказывать тератогенное, мутагенное и канцерогенное воздействие.

Среди физических факторов внешней среды, способных тем или иным образом влиять на эмбриогенез, наиболее опасны и наиболее известны некоторые виды излучений и, в первую очередь, ионизирующая радиация.

Первые эксперименты по изучению действия ионизирующей радиации показали ее необычайно высокую биологическую активность. Не существует биологических объектов, которые не поражались бы радиацией, будь то бактерии, растения или животные, хотя, конечно, радиочувствительность разных объектов может различаться весьма значительно.

Самыми устойчивыми оказались бактерии и вирусы (некоторые даже живут и размножаются в ядерных реакторах), более чувствительные беспозвоночные животные. Большинство же млекопитающих оказались высоко чувствительными к действию радиации. То есть, с усложнением биологической организации животных их устойчивость к радиации резко падала.

С чем связано повреждающее действие излучений?

Все радиобиологические эффекты в живых клетках (от бактериальной до человеческой) начинаются с действия радиации на молекулы. Поток ионизирующего излучения, проходя через живой организм, за доли секунды "возбуждает" молекулы среды, которые ионизируясь, кратковременно становятся нестабильны.

После облучения, за счет сложных атомно-молекулярных преобразований, облученный организм начинает стабилизировать молекулы. Но вновь стабилизированные молекулы уже отличаются от исходных. Они теряют присущие им свойства. В организме появляются токсические соединения, нарушаются ферментативные процессы, уменьшается количество богатых энергией соединений, нарушаются процессы жизнедеятельности.

Воздействие ионизирующего излучения вызывает повреждение всех клеток, но наиболее чувствительны к облучению клетки, находящие в процессе интенсивного деления. Больше других подвержены действию радиации клетки активно развивающегося организма или опухоли, поскольку в их ядрах постоянно происходит воспроизведение молекул ДНК — наиболее чувствительного к излучению биологического соединения.

Это делает облучение наиболее опасным для детей и беременных женщин. На этом же основана и радиотерапия опухолей - растущая ткань опухоли погибает при облучении в дозах, которые меньше повреждают окружающие нормальные ткани.

Большие дозы облучения могут вызвать полное прекращение деление или гибель клеток. Малые дозы вызывают хромосомные перестройки, мутации, ведущие к сдвигам в генетическом аппарате клеток

Если мутация произойдет в клетке, не участвующей в размножении, т.е. в соматической клетке, то измененной окажется лишь та часть организма, которая развилась из мутантной клетки; на потомках это не скажется. Если же мутация затронет половые клетки, то все изменения будут закреплены в потомстве.

Однако организм имеет возможность определить возникновение хромосомной перестройки, и, зачастую, эта перестройка его совершенно "не радует". В таком случае он включает защитные механизмы, производящие "ремонт" поврежденной части ДНК. Специальные репарирующие ферменты "вырезают" из ДНК поврежденный участок и при дальнейшей репликации ДНК вырезанный участок замещается нормальным.

Иногда такой "ремонт" бывает неэффективным, и генетический материал претерпевает изменения, что приводит к эволюции развития. Иначе говоря, изменения наследственного материала могут случайно оказаться удачными и тем самым дать группе особей некоторые преимущества, а естественный отбор окажет предпочтение этим особям. Вот только ионизирующее излучение, как правило, не улучшает признаки, а чаще ухудшает, если не приводит к гибели. Все остальное, "сынок, это фантастика" (с), может быть пока.

В настоящее же время совершенно точно установлено, что зародыши различных животных, в первую очередь млекопитающих, а также зародыши человека поражаются даже такими малыми дозами радиации, которые практически никак не сказываются на организме взрослой самки.

Стандартная флюорография, проводимая населению с целью выявления туберкулеза, не приносит взрослому человеку ощутимого вреда. Однако подобное облучение (или рентген зуба, рентген конечности при травме и т.п.), выполненные в первые дни после оплодотворения до момента имплантации зародыша в стенку матки, приведет к его гибели. Уродств не будет, зародыш погибнет, и женщина может даже не заметить прервавшейся беременности.

Однако уже после имплантации ионизирующая радиация индуцирует самые различные аномалии развития. Частота, тяжесть и характер их зависят не только от дозы излучения, но и от стадии эмбриогенеза, на которой зародыш подвергся облучению.

На всех стадиях эмбриогенеза центральная нервная система особенно чувствительна к облучению, и последствиями этого являются микроцефалия, гидроцефалия, общая задержка развития и отставание умственного развития ребенка. Возможны уродства скелета и половых органов.

Доза же излучения, как уже упоминалось выше, может вызывать как гибель клеток, так и мутации: соматических клеток без каких либо серьезных последствий, половых клеток – с копированием нарушений генетического аппарата и передачей по наследству.

Какова же реальная опасность радиационного облучения человека?

Сразу следует оговориться, что здесь речь пойдет не о радиационной опасности вообще — скажем, о возможности индуцированного канцерогенеза (то, что радиация способна вызывать развитие опухолевых-заболеваний, знает, наверное, каждый) или лучевой болезни (хотя, конечно, эти аспекты нельзя совсем не затронуть); мы обсудим, главным образом, тератогенные стороны проблемы.

Воздействие радиации на человека отнюдь не является "приобретением" XX века.

С момента возникновения жизни на Земле все живое постоянно находится под влиянием естественных источников радиации — космического излучения, идущего от звезд, гамма-излучения земных пород, излучения радиоактивного газа радона, который повсеместно выделяется из почвы, наличия в клетках радиоактивных изотопов, вовлеченных в обмен веществ и т.п.

Доза излучения, которую получает каждый житель Земли от этих источников в течение года, составляет в среднем 250 - 400 миллибэр. Полученная доза складывается из природных и искусственных источников излучения.

Радиационный фон в разных местах земного шара тоже весьма неодинаков.

В ряде районов Чехословакии, Индии, Бразилии и некоторых других стран он значительно повышен.

Например, житель бразильского городка Гуарапари постоянно получает дозу атомной радиации, превышающую в 26 раз дозу, получаемую средним европейцем!

Однако опасной для человека считается доза, превосходящая излучение космического фона и естественной радиации Земли не менее чем в 250 раз.

Прибавку к естественному фону дают искусственные источники радиации, главным из которых является медицинская рентгеноскопия; кроме нее — ядерная технология и ядерные взрывы, телевизионные приемники и светящиеся часы, электроды для сварки и детекторы дыма.

Кстати, раз уж мы упомянули о телевизионных приемниках, то интересно было бы знать их вклад в облучение людей. Так вот, телевизоры облучают нас гораздо слабее, чем радиоактивные минералы кирпича или бетона. Стены наших домов в этом отношении опаснее телевизора! Более того, его излучение обнаруживается лишь на расстоянии нескольких миллиметров от кинескопа и по мере удаления от него уменьшается в геометрической прогрессии; на расстоянии полуметра от экрана рентгеновское излучение уже практически не обнаружить (напряженность магнитного поля на таком расстоянии тоже на несколько порядков ниже тех пороговых значений, при которых отмечаются биологические эффекты).

Конечно, никто не станет смотреть художественный фильм или новости, сидя так близко от экрана. Однако миллионы людей во всем мире проводят весь рабочий день перед дисплеем компьютера. Но, судя по только что приведенным данным, и это абсолютно безопасно — во всяком случае, с позиций тератологии.

Восемьдесят процентов излучений от искусственных источников радиации приходится на рентгеноскопию. В развитых странах, наверное, каждый человек за свою жизнь неоднократно подвергается этой процедуре. Нередко применяется и диагностика с помощью радиоактивных изотопов. Не опасно ли это, ведь только что было сказано о высокой чувствительности к ионизирующему излучению зародышей, особенно на ранних стадиях развития?

На самых ранних стадиях беременности рентгеноскопию, конечно, без крайней на то необходимости применять не следует. Радиоактивные изотопы для диагностических целей в этот период тоже противопоказаны.

Индуцированный мутагенез (именно о нем чаще всего должна идти речь, когда обсуждается вопрос о воздействии облучения на человека), безусловно, опасен, но не более опасен, чем потери человечества от заболеваний и смертей, если, например, всецело исключить из современной медицины всю радиологию.

С точки зрения эколога, например, нормально работающая на угле электростанция гораздо "грязнее" нормально работающей атомной. И дело не только в том, что при сгорании угля выделяются вреднейшие для здоровья человека вещества, и не только в увеличении парникового эффекта, но и в радиации.

Вряд ли удастся полностью очистить дымовые выбросы от золы, но даже если реальную очистку довести до 98,5%, то, по приводимым в широкой печати оценкам академика Н.Н.Пономарева-Степного и доктора физико-математических наук А.Ю.Гагаринского, и в этом случае выделяющиеся с дымом радиоактивные вещества создадут вокруг угольных электростанций радиоактивный фон, в 5-40 раз превышающий фон АЭС; диапазон этих значений здесь зависит не от очистки дыма, а от типа реактора (кстати, в обоих случаях уровень радиации ниже предельно допустимого).

Тревогу, однако, у всех вызывает не атомная энергетика сама по себе, а вероятность серьезной аварии с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду. Разворачивать здесь дискуссию — нужна ли атомная энергетика человечеству - смысла нет. Но оценить последствия аварий АЭС с интересующей нас точки зрения, безусловно, нужно.

Итак — пожар на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС. Не поддаваясь эмоциям и не рассматривая экономический ущерб, посмотрим, что известно на сегодняшний день в связи с охраной здоровья человека.

Среди всего населения, проживающего на территории, подвергшейся раиоактивному загрязнению и не участвовавшего в ликвидации аварии, не зафиксировано ни одного случая лучевого поражения. Однако дозы, полученные этими людьми, хоть и очень низкие, но действовали они в течение нескольких месяцев.

Отдаленные последствия такого хронического облучения для человека сводятся к трем основным группам явлений:

• опухолевые заболевания;
• врожденные дефекты у детей, чьи матери были облучены во время беременности,
• и врожденные дефекты у детей, зачатых уже после облучения родителей (у последних могут возникать генетические нарушения в половых клетках).

Согласно опубликованным в широкой печати данным, рождаемость в "облученных" областях в 1986 и 1987 годах сохранила те же тенденции, что и в соседних, "необлученных", а детская смертность даже снизилась. Это, впрочем, и неудивительно, поскольку после аварии было значительно усилено медицинское наблюдение за новорожденными. Возрастания уровня врожденных дефектов отмечено не было.

Однако в дальнейшем результаты динамического наблюдения за состоянием здоровья беременных и новорожденных, а также результаты специальных исследований показали, что в генезе акушерских и перинатальных осложнений большое значение стали приобретать нарушения морфо-функциональных особенностей фето-плацентарного комплекса, значительные изменения иммунитета, гормонального баланса и метаболические расстройства.

В первый год после аварии отмечалось увеличение частоты маточных кровотечений, через 7 – 8 лет стали наблюдать увеличение количества беременных с поздними гестозами, маловодием, угрозой прерывания беременности, преждевременными родами, увеличилось количество осложненных родов.

У беременных стали возникать значительные изменения во всех звеньях системы гемостаза, свидетельствующие о гиперкоагуляционной фазе хронического диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови, возросла частота железодефицитных анемий и к 1996 г. достигла почти десятикратного уровня по сравнению с периодом до аварии, существенно увеличилась частота пиелонефрита во время беременности и респираторных инфекций, особенно у женщин, проживающих во второй зоне радиационного контроля. Предполагается, что это может быть связано с угнетением системы иммунитета.

Урогенитальная инфекция, в свою очередь, привела к росту частоты инфекционно-воспалительной патологии послеродового периода, внутриутробного инфицирования плода и новорожденного. Исследование микробиоценоза в системе мать-плод выявило еще один фактор, способствующий внутриутробному инфицированию и свидетельствующий о нарушении защитно-приспособительных механизмов,- у каждой четвертой женщины, проживающей во второй зоне (уровень загрязнения почвы от 15 до 40 Кu/км2), в родовых путях были выделены условно-патогенные бактерии семейства энтеробактерий. Видовой состав микроорганизмов, выделенных из крови сосудов пуповины, плаценты и околоплодных вод, был идентичен микрофлоре новорожденных и родовых путей матери. Это свидетельствует именно о внутриутробном, а не контаминационном (происходящем во время родового акта) инфицировании новорожденного.

В первый же год после аварии в Институте педиатрии, акушерства и гинекологии АМН Украины начали заниматься изучением функционального и гистоморфологического состояния фето-плацентарного комплекса, когда на фоне динамического определения в процессе беременности концентрации гормонов фето-плацентарной системы выборочно проводилась гистоморфология ткани плаценты.

Скрининговые и более детальные обследования беременных женщин и их новорожденных в первый послеаварийный период не выявили каких-либо значительных отклонений в состоянии их здоровья, но в ткани плаценты уже тогда были обнаружены некоторые структурные изменения, а к концу 1989 - началу 1990 г. были выявлены клинические и гормональные признаки формирования фето-плацентарной недостаточности и морфологические изменения плаценты с накоплением в ней радионуклидов 90Sr, 137Cs, 134Cs, 40К. Удалось выявить определенную зависимость между уровнем накопления радионуклидов в плаценте и массой тела новорожденного.

В пострадавших районах отмечалось и существенное нарушение состояния плода: гипоксия и формирование синдрома задержки внутриутробного развития плода (гипотрофия).

У новорожденных детей наблюдались различные нарушения процесса ранней неонатальной адаптации (неврологические расстройства, отечный, желтушный, геморрагический синдромы, нарушение становления дыхания, большая потеря массы тела и медленное ее восстановление).

В наиболее неблагоприятных по радиоактивному загрязнению районах в последние годы наметилась некоторая тенденция к повышению частоты врожденных пороков развития. Вероятность их возникновения в результате аварии на ЧАЭС была высказана учеными сразу после расшифровки спектра радионуклидного выброса. Однако тщательная экспертная оценка каждого случая врожденного порока развития не дает пока оснований говорить о возможном нарушении наследственного аппарата. Но не позволяет и успокаиваться, поскольку, если даже естественный фон радиации вызывает за год определенное число мутаций, то любое повышение этого фона неизбежно отразится на темпе возникновения таких мутаций.

Были обнаружены характерные особенности иммунологического статуса, свидетельствующие об угнетении Т-клеточного иммунитета, снижении пролиферативной активности лейкоцитов и повышении активности лимфоцитов-супрессоров, угнетении гуморального иммунитета, фагоцитарной активности. Такие изменения, в условиях пролонгированного влияния малых доз радиации, опасны для организма снижением антивирусной и противоопухолевой защиты.

При изучении показателей системы иммунитета новорожденных была выделена группа риска по развитию аутоиммунной патологии, причем численность этой группы продолжает увеличиваться. Наличие у новорожденных антител к наследственному материалу свидетельствует о нарушении иммунологической толерантности и может быть признаком развития в будущем аутоиммунной патологии, что требует самого пристального внимания и дальнейшего изучения.

Таким образом, наблюдения свидетельствуют о значительных отклонениях в течение процесса беременности, родов, состоянии плода и новорожденного у женщин, постоянно проживающих на контролируемых территориях.

Однако несмотря на полученные данные, мы вряд ли узнаем реальный вклад аварии на Чернобыльской АЭС в тератогенез. Статистика не сумеет выявить этот вклад, поскольку даже самое тщательное обследование детей у жителей Хиросимы и Нагасаки, которые перенесли атомную бомбардировку, не выявило статистически достоверного повышения врожденных аномалий.

Завершая разговор об опасности радиации, следует сказать, что она, безусловно, может иметь очень неблагоприятные последствия для потомства и, в первую очередь, тогда, когда облучению подвергается развивающийся зародыш. В реальных условиях, однако, такое сколько-нибудь значимое облучение маловероятно. И тем не менее ни в коем случае нельзя даже к такой вероятности относиться пренебрежительно.

Гипертермия и СВЧ-облучение как тератогенные факторы

Неионизирующее электромагнитное излучение и гипертермия обладают эффектом прогревания или теплового удара, а также эмбриотоксичностью, особенно в доимплантационный период.

Свойства гипертермии - повышения температуры, широко обсуждаются с позиции тератологии. В исследованиях на очень многих видах лабораторных и даже сельскохозяйственных животных удалось показать, что перегревание различными способами беременных самок приводит либо к досрочному прерыванию беременности, либо к разнообразным уродствам, из которых наиболее типичны нарушения головного отдела нервной трубки и, следовательно, мозга, глаз, лицевой части черепа.

Правда, в большинстве случаев такие данные были получены при весьма резких температурных воздействиях, которые небезопасны и для жизни беременной самки.

В то же время, однако, достоверных и убедительных данных о значении гипертермии для зародыша человека, судя по всему, нет. Во всяком случае, проведенное в Финляндии исследование влияния на развитие высоких — до -(- 70... + 90° С— температур сауны (в среднем беременные женщины в этой северной стране посещают сауну еженедельно) позволяет сделать отрицательный вывод.

С начала 70-х годов в специальной литературе стали появляться данные исследований тератогенного действия сверхвысокочастотных электромагнитных полей. Такое СВЧ-излучение широко используется в радиолокации, при телевизионных передачах, его можно обнаружить вокруг радиорелейных линий.

У животных реакция на СВЧ-облучение приводит к увеличению гибели эмбрионов, замедлению роста зародыша, появлению уродств хвоста, черепа и нервной системы.

Большинство исследователей связывает такое действие СВЧ-излучения не со специфическими частотными свойствами поля (по аналогии, например, с радиацией), а с тем, что оно вызывает гипертермию животного: энергия СВЧ-полей активно поглощается водной компонентой организма (многим читателям, наверное, приходилось посещать физиотерапевтический кабинет в поликлинике — прогревание больных органов тела там достигается действием именно СВЧ-излучения).

Однако тех уровней СВЧ-полей, которые широко используются в технике, недостаточно для глубокого проникновения излучения в человеческий организм, поэтому об опасности тератогенеза можно говорить лишь теоретически. Острое непрерывное СВЧ-облучение, применяемое в эксперименте, в реальной жизни маловероятно.

Время от времени в широкой печати высказываются опасения о том, что проживание вблизи мощных источников СВЧ-полей может пагубно сказываться на формировании мужских половых клеток. Действительно, давно известно, что повышение температуры семенников приводит к увеличению уровня аномалий гамет и даже к бесплодию. Тем не менее никакими данными о том, что — опять-таки, в реальных условиях — облучение человека приводит к таким последствиям, тератология не располагает.

Сложнее оценить значение гипертермии, вызванной, например, инфекционным заболеванием будущей матери. Одни исследователи полагают, что перегревание женщины на ранних сроках беременности и особенно в периоды развития нервной трубки эмбриона может приводить, в частности, к анэнцефалии. Другие более осторожны в выводах, поскольку такое перегревание всегда бывает вызвано различными болезнетворными факторами, и очень трудно определить, что же именно вызвало аномалию: гипертермия как таковая или фактор, вызвавший болезнь.

Ультрафиолетовые лучи слабо проникают в ткани, поэтому их тератогенное или мутагенное влияние маловероятно. В то же время они способствуют злокачественным новообразованиям кожи, особенно при пигментных нарушениях. Загорать можно, если нет противопоказаний, только при этом необходимо помнить о возможностях перегрева под действием ласковых солнечных лучей.

Механическое воздействие и тератогенез

Некоторое значение, не очень большое, впрочем, для возникновения аномалий строения могут иметь механические воздействия на зародыш или плод. Обычно аномалии этого типа возникают из-за нарушений развития амниона, например, сращений или образования перетяжек. Такая перетяжка может охватить палец или всю конечность плода, что, конечно, сдавит орган и тем самым нарушит его нормальное развитие.

В редких случаях в результате таких сдавливаний палец или даже часть конечности могут оказаться полностью ампутированными. В акушерской практике встречается и сращение плодовой поверхности последа с поверхностью плода.

Ги де Мопассан в рассказе "Мать уродов" описал женщину, которая во время беременности носила специальный корсет, туго стягивающий живот. Тем самым она производила на свет детей-калек, а затем продавала их для показа в балаганах вместе со всякими другими-диковинами.

Возможно ли такое в действительности?
В том виде, как это описано у Мопассана ("...она добилась умения придавать своим уродам разнообразные формы — в зависимости от тех давлений, которым она подвергала их, когда была беременна"), конечно, нет. Более чем сомнительно и то, что дети — "одни походили на крабов, другие — на ящерицу".

Однако длительное и достаточно сильное давление на матку, особенно если оно сочетается с малым количеством околоплодных вод, может вызвать, например, нарушения нормального кровоснабжения зародыша и, как следствие, задержку развития, снижение роста и массы плода. Не исключены, очевидно, и некоторые деформации скелета.

А заканчивается рассказ Мопассана резким осуждением тогдашней моды, которая требовала от женщин туго перетянутых корсетом талий. К этому осуждению можно только присоединиться. Такой корсет не только осложняет течение беременности, но пагубно скажется и на здоровье самой женщины.

В специальной литературе можно иногда встретить статьи, обсуждающие тератогенное значение физической травмы во время беременности. Например, в 1987 году в американском журнале была опубликована статья, в которой значительные нарушения строения плода (вплоть до удвоения некоторых органов и появления зачатка третьей конечности) связываются с побоями, регулярно наносимыми женщине в первые недели беременности.

О справедливости такого заключения, тем не менее, судить трудно.

В экспериментальных условиях можно получить уродливых зародышей, воздействуя на беременных самок вибрацией или шумом. Однако для человека эти факторы, судя по всему, значения не имеют. Впрочем, как бы со временем не пришлось брать эти слова обратно: если современная рок-музыка и дальше будет прогрессировать теми же темпами, что и сейчас, то ни за что ручаться нельзя...

Компилировано на основе:   Балахонов А.В. Ошибки развития.
Изд. 2-е, перераб. и дополн. – СПб., "ЭЛБИ-СПб." 2001. 288 с.