Teratologia - Teratology

Teratologia é o estudo das anormalidades do desenvolvimento fisiológico em todos os organismos, incluindo plantas, durante toda a vida. Uma subdisciplina em Genética Médica que se concentra na classificação de anomalias congênitas é a dismorfologia . O termo relacionado toxicidade do desenvolvimento inclui todas as manifestações de desenvolvimento anormal causadas por agressões ambientais. Estes podem incluir retardo de crescimento, atraso no desenvolvimento mental ou outros distúrbios congênitos sem quaisquer malformações estruturais.

Os teratógenos são substâncias que podem causar defeitos congênitos por meio de um efeito tóxico em um embrião ou feto . Os teratógenos conhecidos incluem: talidomida , mercúrio , álcool , chumbo e bifenilos policlorados (PCBs).

Etimologia

O termo foi emprestado em 1842 do francês tératologie , onde foi formado em 1830 do grego τωνας teras ( radical da palavra τωνατ- terat- ), que significa "sinal enviado pelos deuses, portento, maravilha, monstro", e -ologie -ology , usado para designar um discurso, tratado, ciência, teoria ou estudo de algum tópico.

Já no século XVII, a teratologia se referia a um discurso sobre prodígios e maravilhas de qualquer coisa tão extraordinária a ponto de parecer anormal. No século XIX, adquiriu um significado mais relacionado às deformidades biológicas, principalmente no campo da botânica. Atualmente, seu significado mais instrumental é o do estudo médico da teratogênese, malformações congênitas ou indivíduos com malformações significativas. Historicamente, as pessoas têm usado muitos termos pejorativos para descrever / rotular casos de malformações físicas significativas. Na década de 1960, David W. Smith, da University of Washington Medical School (um dos pesquisadores que se tornou conhecido em 1973 pela descoberta da síndrome do álcool fetal ), popularizou o termo teratologia . Com o crescimento da compreensão das origens dos defeitos de nascença, o campo da teratologia a partir de 2015 se sobrepõe a outros campos da ciência, incluindo biologia do desenvolvimento , embriologia e genética . Até a década de 1940, os teratologistas consideravam os defeitos congênitos principalmente hereditários. Em 1941, foram relatados os primeiros casos bem documentados de agentes ambientais causadores de graves malformações congênitas.

Mamíferos

Teratogênese

Junto com essa nova consciência da vulnerabilidade in utero do embrião de mamífero em desenvolvimento, veio o desenvolvimento e o refinamento dos Seis Princípios de Teratologia, que ainda são aplicados hoje. Esses princípios de teratologia foram apresentados por Jim Wilson em 1959 e em sua monografia Environment and Birth Defects . Esses princípios orientam o estudo e a compreensão dos agentes teratogênicos e seus efeitos nos organismos em desenvolvimento:

  1. A suscetibilidade à teratogênese depende do genótipo do concepto e da maneira como este interage com fatores ambientais adversos.
  2. A suscetibilidade à teratogênese varia com o estágio de desenvolvimento no momento da exposição a uma influência adversa. Existem períodos críticos de suscetibilidade a agentes e sistemas de órgãos afetados por esses agentes.
  3. Os agentes teratogênicos atuam de maneiras específicas nas células e tecidos em desenvolvimento para iniciar sequências de eventos anormais de desenvolvimento.
  4. O acesso de influências adversas aos tecidos em desenvolvimento depende da natureza da influência. Vários fatores afetam a capacidade de um teratógeno de entrar em contato com um concepto em desenvolvimento, como a natureza do próprio agente, a rota e o grau de exposição materna, a taxa de transferência placentária e a absorção sistêmica e a composição dos genótipos materno e embrionário / fetal.
  5. Existem quatro manifestações de desenvolvimento desviante (morte, malformação, retardo de crescimento e defeito funcional).
  6. As manifestações de desenvolvimento desviante aumentam em frequência e grau conforme a dosagem aumenta do Nível de efeito adverso não observável (NOAEL) para uma dose que produz 100% de letalidade (LD100).

Estudos projetados para testar o potencial teratogênico de agentes ambientais usam sistemas de modelos animais (por exemplo, rato, camundongo, coelho, cachorro e macaco). Os primeiros teratologistas expuseram animais grávidas a agentes ambientais e observaram os fetos quanto a anormalidades viscerais e esqueléticas graves. Enquanto isso ainda faz parte dos procedimentos de avaliação teratológica hoje, o campo da Teratologia está se movendo para um nível mais molecular , buscando o (s) mecanismo (s) de ação pelos quais esses agentes atuam. Um exemplo disso é o uso de modelos animais mamíferos para avaliar o papel molecular dos teratógenos no desenvolvimento de populações embrionárias, como a crista neural , que pode levar ao desenvolvimento de neurocristopatias . Camundongos geneticamente modificados são comumente usados ​​para essa finalidade. Além disso, os registros de gravidez são grandes estudos prospectivos que monitoram as exposições que as mulheres recebem durante a gravidez e registram o resultado de seus partos. Esses estudos fornecem informações sobre os possíveis riscos de medicamentos ou outras exposições na gravidez humana. A exposição pré-natal ao álcool (PAE) pode produzir malformações craniofaciais, um fenótipo que é visível na Síndrome do Álcool Fetal. A evidência atual sugere que as malformações craniofaciais ocorrem por meio de: apoptose das células da crista neural, interferência com a migração das células da crista neural, bem como a interrupção da sinalização de hedgehog sônico (shh).

Entender como um teratógeno causa seu efeito não é importante apenas na prevenção de anomalias congênitas, mas também tem o potencial de desenvolver novos medicamentos terapêuticos seguros para uso em mulheres grávidas.

Álcool

O álcool é conhecido por atuar como um teratógeno. A exposição pré-natal ao álcool (PAE) continua sendo a principal causa de defeitos congênitos e anormalidades do neurodesenvolvimento nos Estados Unidos, afetando 9,1 a 50 por 1000 nascidos vivos nos EUA e 68,0 a 89,2 por 1000 em populações com altos níveis de uso de álcool.

Humanos

Em humanos , as doenças congênitas resultaram em cerca de 510.000 mortes em todo o mundo em 2010.

Cerca de 3% dos recém-nascidos têm uma "anomalia física importante", ou seja, uma anomalia física que tem significado cosmético ou funcional.

Vacinar durante a gravidez

Em humanos , a vacinação tornou-se prontamente disponível e é importante para a prevenção de algumas doenças como poliomielite, rubéola, varíola e Covid-19, entre outras. Não houve associação entre malformações congênitas e vacinação, como mostrado na Finlândia, onde as mães grávidas receberam a vacina oral contra a poliomielite e não viram diferença nos resultados dos bebês do que as mães que não receberam a vacina. No entanto, ainda não é recomendado vacinar contra a poliomielite durante a gravidez, a menos que haja risco de infecção. Outra implicação importante disso inclui a capacidade de se vacinar contra a gripe durante a gravidez. Durante as pandemias de influenza de 1918 e 1957, a mortalidade em mulheres grávidas foi de 45%. No entanto, mesmo com a prevenção por meio da vacinação, a vacinação contra influenza em mulheres grávidas permanece baixa, 12%. Munoz et al. demonstraram que não houve nenhum resultado adverso observado nos novos bebês ou mães.

Causas

As causas da teratogênese podem ser amplamente classificadas como:

Outros animais

Registro fóssil

As evidências de deformidades congênitas encontradas no registro fóssil são estudadas por paleopatologistas, especialistas em doenças e lesões antigas. Fósseis com evidências de deformidade congênita são cientificamente significativos porque podem ajudar os cientistas a inferir a história evolutiva dos processos de desenvolvimento da vida. Por exemplo, como um espécime do Tiranossauro rex foi descoberto com uma vértebra em bloco , isso significa que as vértebras se desenvolveram da mesma maneira básica desde, pelo menos, o ancestral comum mais recente dos dinossauros e mamíferos. Outras deformidades fósseis notáveis ​​incluem um espécime de dinossauro semelhante a um pássaro, Troodon , cuja ponta de sua mandíbula foi torcida. Outro fóssil notavelmente deformado foi um espécime do choristodere Hyphalosaurus , que tinha duas cabeças - o exemplo mais antigo conhecido de polifalia .

Desenvolvimento de membro de embrião de pintinho

A talidomida é um teratógeno conhecido por ser significativamente prejudicial ao desenvolvimento de certas partes e órgãos do corpo, como os olhos ou o coração. Durante a embriogênese, observa-se que muitos organismos diferentes experimentam diferentes impactos dos teratógenos na morfogênese e no desenvolvimento geral dos órgãos. Um desses organismos populares para estudar as malformações criadas pela talidomida são os embriões de galinha. Observa-se que a talidomida induz deformidades de crescimento de membros por meio da indução de estresse oxidativo e, portanto, aumentando a sinalização genética por meio da expressão irregular de proteínas morfogênicas ósseas , Bmp. De acordo com um estudo realizado em 2007, os resultados revelaram que, com o aumento do estresse oxidativo que a talidomida promove, a regulação positiva do gene alvo Bmp e do antagonista de Wnt (Dkk1), por sua vez, inibiu a sinalização canônica de Wnt / B-catenina e uma aumento na morte celular foi observado. A morte celular induzida pela talidomida foi significativamente reduzida quando a introdução de inibidores contra Bmp, Dkk1 (antagonista de Wnt) e Gsk3B (antagonista de B-catenina) foi administrada em embriões de galinha e a morte celular do tecido do membro foi diminuída. Esses resultados ajudaram a concluir que essas três vias afetadas significativamente pela talidomida para o desenvolvimento dos membros do frango e que os resultados teratogênicos das deficiências de desenvolvimento dos membros que a talidomida cria podem ser revertidos se essas três vias forem inibidas.

Desenvolvimento de membro de embrião de camundongo

O ácido retinóico (RA) é significativo no desenvolvimento embrionário. Ele induz a função de padronização do membro de um embrião em desenvolvimento em espécies como camundongos e outros membros de vertebrados. Por exemplo, durante o processo de regeneração de um membro de salamandra, uma quantidade aumentada de AR move o membro mais proximal ao blastoma distal e a extensão da proximalização do membro aumenta com a quantidade de AR presente durante o processo de regeneração. Um estudo analisou a atividade de RA intracelularmente em camundongos em relação às enzimas CYP26 reguladoras humanas que desempenham um papel crítico no metabolismo de RA. Este estudo também ajuda a revelar que a AR é significativa em vários aspectos do desenvolvimento do membro em um embrião; no entanto, o controle irregular ou quantidades excessivas de AR podem ter impactos teratogênicos, causando malformações no desenvolvimento do membro. Eles observaram especificamente o CYP26B1, que é altamente expresso nas regiões de desenvolvimento dos membros em camundongos. Foi demonstrado que a falta de CYP26B1 causa uma propagação do sinal de AR em direção à seção distal do membro, causando irregularidades de padrão proximo-distal do membro. Não apenas mostrou disseminação de AR, mas uma deficiência no CYP26B1 também mostrou um efeito de apoptose induzida no membro de camundongo em desenvolvimento, mas atrasou a maturação dos condrócitos , que são células que secretam uma matriz de cartilagem que é significativa para a estrutura do membro. Eles também examinaram o que aconteceu com o desenvolvimento dos membros em camundongos do tipo selvagem, que são camundongos sem deficiências de CYP26B1, mas que tinham uma quantidade excessiva de AR presente no embrião. Os resultados mostraram um impacto semelhante na padronização dos membros se os camundongos tivessem a deficiência de CYP26B1, o que significa que ainda havia uma deficiência de padronização distal proximal observada quando o excesso de AR estava presente. Isso, então, conclui que a RA desempenha o papel de um morfogênio para identificar o padrão distal proximal do desenvolvimento dos membros em embriões de camundongos e que o CYP26B1 é significativo para prevenir a apoptose desses tecidos dos membros para um maior desenvolvimento adequado dos membros de camundongos in vivo.

Plantae

Na botânica , a teratologia investiga as implicações teóricas de espécimes anormais. Por exemplo, a descoberta de flores anormais - por exemplo, flores com folhas em vez de pétalas, ou flores com pistilos estaminoides - forneceu evidências importantes para a " teoria foliar ", a teoria de que todas as partes das flores são folhas altamente especializadas.

Tipos de deformações em vegetais

As plantas podem ter mutações que levam a diferentes tipos de deformações, como:

  • fasciação  : desenvolvimento do ápice (ponta crescente) em um plano plano perpendicular ao eixo de alongamento,
  • variegação  : degenerescência de genes, manifestando-se, entre outras coisas, por pigmentação anômala,
  • virescência  : desenvolvimento anômalo de uma pigmentação verde em partes inesperadas da planta,
  • filodia  : órgãos florais ou frutos são transformados em folhas,
  • vassoura de bruxa  : multiplicação excepcionalmente alta de ramos na parte superior da planta, principalmente árvore,
  • pelory  : flor zigomórfica regredir à sua simetria actinomorfa ancestral,
  • proliferação: crescimento repetitivo de um órgão inteiro como uma flor

Galhas não fazem parte da teratologia vegetal, pois são excrescentes devido a fatores externos como picadas de insetos ou parasitas.

Veja também

Referências

links externos