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序:本人认为,引起胚胎发育异常(先天畸形)的原因,除了遗传因素(例如染色体畸变、染色体显性遗传病等)外,任何原因导致胚胎干细胞的死亡也是引起胚胎发育异常(先天畸形)的原因之一。
l! h. y2 K, L/ {: K' |9 w前面说到,细胞融合是造成机体体细胞死亡的原因之一。另外,还有很多的原因可以造成细胞、组织损伤和死亡。例如缺氧、化学物质、药物因素、生物因素等(如病毒、细菌、寄生虫等的感染)、免疫反应、营养失衡等。
: h3 ^" X Q# d病毒是可以越过胎盘垂直传播给子代。例如风疹病毒,巨细胞病毒,单纯疱疹病毒等都可以越过胎盘屏障感染胎儿。另外,在自然界中存在很多能够越过胎盘进入胚胎,对胚胎有毒性的化学或物理性的物质。这些因素除了可直接对胚胎细胞造成损伤引起细胞死亡之外,还可通过介导胚胎细胞之间发生非生理性的细胞融合后造成胚胎细胞死亡,胚胎细胞接触上述物质的量和时间的长短对造成胚胎细胞损伤或死亡成正比。从理论上讲,接触到上述物质的量特别大,时间特别长时,就会造成胚胎内大量的细胞、组织的损伤、细胞融合和死亡。+ X Y- s: V3 M( J5 a3 d; m) Q
多细胞生物都是从一单个细胞一受精卵开始生活的,几乎所有的动物都经历一个类似的发育过程。即受精卵经过卵裂成为桑椹胚、囊胚、原肠胚、神经轴胚以及器官发生等阶段。在胚胎发育的过程中,随着细胞分化旅程的推进,细胞分化潜能或可塑性,形成逐渐地减少的趋势。由“全能”细胞变成“多能”细胞,最后趋向于“单能”稳定型的分化趋势,是细胞分化过程中的一个普遍规律。在现代,用简单的显微观察和在示踪染料和其他细胞标记技术的帮助下,人们能够发现某个细胞在胚胎正常发育过程中的命运,这个细胞或者死亡,或者成为一个神经元,形成诸如足等某个器官的一部分,或者产生子细胞遍布全身。在发育的每一个阶段,胚胎中出现的细胞根据其已有的状态,都具有有限的选择权:细胞就像沿着一条有着多个岔道的发育途径在旅行,在每一个岔道,细胞都得面临着一次选择,而选择结果的获得被称为细胞决定(cell determindtion),至此,细胞具备了按特定方向分化,并最终形成一定类型细胞的能力。
/ C1 w" ?- a9 O) S9 r# ~因此,在胚胎发育进程中,当某一个已经决定了细胞命运的细胞群完全缺失时,最终将造成该特定方向分化的细胞类型的完全缺失的出生缺陷。因此,每一个阶段发生因损伤或非生理的细胞融合等造成的细胞死亡,都会因细胞的细胞分化决定不同而具有不同的临床表现。, H: v6 e- }6 E/ I3 Z$ F) ?
一、胚胎干细胞群体死亡导致死胎或流产的假说8 t1 D3 u, ^6 r% \. n. b. c
❶、在胚胎发育较早阶段,细胞分化决定仍在较大的岔道之上时。如果在多能胚胎干细胞群体里发生了较大的范围的胚胎干细胞死亡,导致胚胎里某一特定的、较大岔道方向分化的细胞群的不可逆的缺失时,就会引起这个细胞分化大岔道上将要形成的所有的组织或器官的先天性缺陷性畸形。而这时的缺陷往往是致死性的,死胎或流产在所难免。
# m; Z7 B' i* @: t# e❷、如果在器官发生的关键时刻,虽然将要形成某一器官的芽基细胞是已经进入了细胞分化比较小的岔道的细胞群,只能分化发育成某一个器官或组织,但如果这些芽基细胞被某些化学因素、物理因素或生物因素造成损伤或介导细胞融合后死亡了,结果造成某个重要的组织或器官的完全缺失时,也是至死性的,其结局必定是流产或是死胎。例如,肝芽基细胞全部死亡了,就不会有肝器官的形成,没有肝器官的个体是不可能生存的。其余类推。
8 ]/ G% O X5 Q6 X! n1 ^! M1 L* E二、胚胎干细胞群体死亡导致出生缺陷的假说. r4 A" p- g6 ]5 H0 n9 O1 w
截肢、子宫切除、阑尾切除、及太监的性器官切除等,是我们常常见到的不会致人死亡的器官缺失。所以,如果胚胎里一些将要形成并非是重要性的器官或组织的芽基细胞的死亡,虽然会造成这些分化方向的组织或器官的缺失,但并不是致死性的,就会形成我们所见到的出生缺陷,例如,缺手、缺脚、缺眼睛等等。如果这些原基细胞死亡的数量并不很多。则可能会造成这些分化方向的组织或器官里的某些结构的出生缺陷。例如:假如有少量的形成心脏的原基细胞死亡,就有可能引起心脏的房间隔缺损或室间隔缺损等的出生缺陷,其余类推。3 B! H+ k0 R! O$ P2 t; J
肢芽基细胞已经有了形成手(翅)或腿的决定,它们只具备了形成手(翅)或腿的能力。如果双侧前肢芽细胞全部死亡。则有可能会造成双手(翅)缺失的出生缺陷;如果一侧后肢的肢芽基细胞全部死亡时,则可能会造成缺了一条腿的出生缺陷。其它类型的芽基细胞的死亡造成的缺失所引起的出生缺陷。可按这方法如此类推。5 i- ?5 z4 @- K" H
在胚胎发育的稍后阶段的胚胎干(芽基)细胞发生细胞死亡时。由于这时的胚胎分化决定子已进入较为细小的岔道,所以引起的出生缺陷的范围也相对较小,例如缺指(趾)、兔唇等就很可能是由此引起的。
9 E% ]- d: L3 E6 O0 j 如果损伤因子在胚胎内长期地广泛地存在,并随着胎儿细胞分裂增生时又侵袭下一代细胞,或是损伤因子不断地扩展。例如病毒的不断传代增殖,形成持续的多器官的全身感染,并由此而损伤多器官或组织的芽基细胞群,由于多器官或组织的部分或全部的芽基细胞死亡后会导致该分化方向的组织或器官结构的多样性的出生缺陷。例如,临床上见到的先天性风疹综合症引起的先天缺陷综合症状,就很可能是由于风疹病毒的不断传代增殖侵袭胎儿的多个器官或组织,造成部分或全部的芽基细胞死亡引起的。1 o4 v3 Q- x6 d7 C Z6 Z0 Y
诱导现象在动物的胚胎发育进程中是普遍存在的。例如,脊索可诱导其上方向外胚层细胞分化形成神经管,这是初级诱导;神经管的前部形成脑的部位两侧长出视环,视环再诱导紧邻外胚层细胞分化为晶状体,此为次级诱导。晶状体和视环诱导外表的上皮分化成透明的角膜这是三级诱导。因此,从上述的诱导现象。我们可以发现,没有神经管就不会有两侧长出视环、晶状体和眼角膜。所以如果上述的诱导形成的双侧视环的神经管细胞群,全被损伤因子(物理性,化学性或生物性等)损伤死亡后,由于没有诱导形成的双侧视环的的信号分子,所以,该胚胎除了不能生长形成视环之外,还有晶状体和角膜都会因缺乏被诱导的因子而无法生长,所以就可能会形成双目缺陷的出生缺陷现象。所以,在哺乳动物的胚胎发育进程中,如果刚被诱导进入新岔道的最上层的细胞群全因物理性,化学性或生物性等因素对其造成损伤和死亡时,就可能会出现这个细胞分化岔道上的整个器官的先天性的出生缺陷。其余类推。
! L2 r2 u" |0 h3 F3 f1 O三、可逆性的胚胎干细胞死亡4 U4 t; q* {+ Z# o% C
如果损伤因子对机体造成的损伤的时间比较短,所造成的胚胎细胞的损伤是可逆性的,其造成胚胎的芽基(干)细胞死亡的数量很少,仍然能由相同的胚胎干(芽基)细胞增殖补充的情况下,则并不影响胚胎的正常发育。7 U y# f$ E+ F9 r" K" @4 w
四、瘢痕修复可引起胚胎畸形的假说5 ^7 O1 i4 o$ B. s! \7 m
1、瘢痕修复可引起机体组织、器官的畸形
+ W, X! r+ V% z- w- ?) \瘢痕组织是指肉芽组织经改建成熟形成的纤维结缔组织,我们肉眼能够看见的是皮肤表面损伤后形成的瘢痕,而在完好皮肤下面的各种瘢痕组织我们的肉眼是看不见的。# {/ S' f+ |; g/ X) T9 S# E5 N; ^
损伤造成机体部分细胞和组织丧失后,机体对所形成缺损进行修补恢复的过程,称为修复(repair),修复后可完全或部分复原组织的结构和功能。修复过程可概括为两种不同的形式:❶、由损伤周围的同种细胞来修复,称为再生(regenera-tion),如果完全恢复了原组织的结构及功能,则称为完全再生(complete regeneration);❷、由纤维结缔组织来修复,称为纤维性修复(fibrous repair)以后形成瘢痕(scar),故也称瘢痕修复,属不完全再生(incomplete regeneration)。多数情况下,由于有多种组织发生损伤,故上述两种修复过程常同时存在。在临床常见的组织细胞结构的破坏,包括实质细胞与间质细胞的损伤,常发生在伴有坏死的炎症中,并且是慢性炎症的特征。此时,即使是损伤器官的实质细胞具有再生能力,其修复也不能单独由实质细胞的再生来完成。因此,这种修复先通过肉芽组织增生、溶解、吸收损伤局部的坏死组织及其他异物,并填补组织缺损,以后肉芽组织成熟为纤维结缔组织,并且逐渐转化为老化阶段的以胶原纤维为主的瘢痕组织,修复便告完成。
8 e. N. P7 d8 e( e$ L) ^细胞再生在这里省略不提。1 m# ^5 X8 R2 {& r1 d7 V) R$ d
瘢痕组织的形成对机体有利的一面在这里省略不提。3 V. d5 i9 L4 q8 h, c( ~4 D2 U
瘢痕组织的形成对机体不利或有害的一面 ❶、瘢痕收缩。瘢痕组织由大量平行交错分布的胶原纤维束组成。在瘢痕成熟的过程中,血管逐渐退化,最终由富含血管的肉芽组织演变为颜色苍白或灰白半透明,质硬韧并缺乏弹性的血管稀少的瘢痕。大体上局部呈收缩状态。特别是发生于关节附近和重要器官的瘢痕,常常引起关节挛缩、或活动受限。如十二指肠溃疡瘢痕可引起幽门梗阻。关于瘢痕的收缩机制,可能是由于其中的水分丧失或含有纤维母细胞所致;❷、瘢痕性粘连。特别是在器官之间或器官与体腔壁之间发生的纤维性粘连,常常会不同程度地影响其功能;❸、胶原纤维束往往呈均质性红染即玻璃样变,器官内广泛损伤会导致广泛纤维化玻璃样变,可发生器官硬化;❹、如果胶原形成不足或承受力大而持久,加之瘢痕缺乏弹性,故可造成瘢痕膨出,在腹壁可形成疝,在心壁可形成室壁瘤;❺、瘢痕组织增生过度,又称肥大性瘢痕。如果这种肥大性瘢痕突出于皮肤表面并向周围不规则地扩延,称为瘢痕疙瘩(keloid)(临床上又常称为“蟹足肿”),所以瘢痕修复可引起机体组织、器官的收缩、粘连及硬化等畸形。+ d! q; M+ f) [# L, A* @# ~
2、瘢痕修复可引起胚胎畸形的假说$ u- u5 ?3 B! b. g
同样道理,在胚胎发育阶段,胚胎里的组织或器官受到各种损伤因子(如物理、化学或生物等因素)损伤之后,虽然胚胎干细胞具有无限增殖能力,但其修复的过程也一样有纤维性修复的过程,胚胎组织或器官的损伤由瘢痕修复过程完成后,形成的瘢痕挛缩 、硬化、或是相互粘连在一起的现象便会造成畸形。另外由于瘢痕组织是由大量平行交错分布的胶原纤维束组成,具有收缩性并缺乏弹性。.因此如果在胚胎发育进程中。胚胎细胞和胚胎组织在损伤因子的损伤下造成了胚胎细胞的死亡,不仅会引发出生缺陷和器官组织间相互粘连的畸形之外。还会造成胚胎里的某些组织或器官因瘢痕的不正常的缺乏弹性的收缩、牵拉所造成的千姿百态的怪物样的畸形。还有,损伤因子在侵袭的胚胎细胞时,还会介导胚胎细胞与胚胎细胞之间发生非生理性的细胞融合现象。
( [6 t% r, H# i% C: K在人胚的双侧腿芽细胞,是同步发育的两组细胞团。由于人类的双腿靠得很近,假设,在腿芽细胞团出现的时期,如果在双腿的胚胎细胞之间存在有损伤因子对其造成较大面积的损伤之后,由损伤起始的瘢痕修复过程中,如果在双侧腿芽间出现了纤维粘连的现象时,这些平行交错分布的胶原纤维束就可能会把双侧的腿的芽基细胞粘连在一起,就相当于把双侧的腿芽细胞融合在一起了,若然损伤因子不断扩展,例如:病毒的不断传代增殖,不断的侵袭下一代的双侧腿之间的胚胎细胞。则肢体间的瘢痕修复过程仍在跟随双腿的发育不断进行,造成在双腿之间的纤维粘连的组织范围也在不断扩展.到双腿完成生长时.双腿之间便会出现了纤维粘连的畸形.这样的畸形使我们联想到象鱼一样了。.因此.鱼人样畸形很可能是腿芽在生长发育过程中,受到某些损伤因子的损伤刺激而引发的瘢痕修复所造成的纤维性粘连所造成的。
# ]& ~" B8 Y+ U9 T 所以,孕妇们要有一个健康的宝宝,就一定要远离各种损伤因子(如物理、化学或生物因素等)。' F1 b6 I. n2 y' H
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