Teratología - Teratology

La teratología es el estudio de las anomalías del desarrollo fisiológico en todos los organismos, incluidas las plantas, durante toda la vida. Una subdisciplina de la genética médica que se centra en la clasificación de anomalías congénitas es la dismorfología . El término relacionado con la toxicidad del desarrollo incluye todas las manifestaciones de desarrollo anormal que son causadas por agresiones ambientales. Estos pueden incluir retraso del crecimiento, retraso del desarrollo mental u otros trastornos congénitos sin malformaciones estructurales.

Los teratógenos son sustancias que pueden causar defectos de nacimiento a través de un efecto tóxico en un embrión o feto . Los teratógenos conocidos incluyen: talidomida , mercurio , alcohol , plomo y bifenilos policlorados (PCB).

Etimología

El término fue tomado en 1842 del francés tératologie , donde se formó en 1830 del griego τέρας teras ( raíz de la palabra τέρατ- terat- ), que significa "signo enviado por los dioses, presagio, maravilla, monstruo" y -ología -ología , utilizado para designar un discurso, tratado, ciencia, teoría o estudio de algún tema.

Ya en el siglo XVII, la teratología se refería a un discurso sobre prodigios y maravillas de algo tan extraordinario que pareciera anormal. En el siglo XIX adquirió un significado más relacionado con las deformidades biológicas, principalmente en el campo de la botánica. Actualmente, su significado más instrumental es el de estudio médico de la teratogénesis, malformaciones congénitas o individuos con malformaciones significativas. Históricamente, la gente ha utilizado muchos términos peyorativos para describir / etiquetar casos de malformaciones físicas importantes. En la década de 1960, David W. Smith, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington (uno de los investigadores que se hizo conocido en 1973 por el descubrimiento del síndrome de alcoholismo fetal ), popularizó el término teratología . Con el aumento de la comprensión de los orígenes de los defectos de nacimiento, el campo de la teratología a partir de 2015 se superpone con otros campos de la ciencia, incluida la biología del desarrollo , la embriología y la genética . Hasta la década de 1940, los teratólogos consideraban los defectos de nacimiento como principalmente hereditarios. En 1941 se informaron los primeros casos bien documentados de agentes ambientales causantes de defectos congénitos graves.

Mammalia

Teratogénesis

Junto con esta nueva conciencia de la vulnerabilidad en el útero del embrión de mamífero en desarrollo, vino el desarrollo y el refinamiento de Los Seis Principios de la Teratología que todavía se aplican en la actualidad. Estos principios de teratología fueron presentados por Jim Wilson en 1959 y en su monografía Environment and Birth Defects . Estos principios guían el estudio y la comprensión de los agentes teratogénicos y sus efectos en los organismos en desarrollo:

La susceptibilidad a la teratogénesis depende del genotipo del concepto y de la forma en que éste interactúa con factores ambientales adversos.
La susceptibilidad a la teratogénesis varía con la etapa de desarrollo en el momento de la exposición a una influencia adversa. Hay períodos críticos de susceptibilidad a los agentes y sistemas de órganos afectados por estos agentes.
Los agentes teratogénicos actúan de formas específicas en células y tejidos en desarrollo para iniciar secuencias de eventos anormales del desarrollo.
El acceso de influencias adversas a los tejidos en desarrollo depende de la naturaleza de la influencia. Varios factores afectan la capacidad de un teratógeno para entrar en contacto con un concepto en desarrollo, como la naturaleza del agente en sí, la ruta y el grado de exposición materna, la tasa de transferencia placentaria y absorción sistémica y la composición de los genotipos materno y embrionario / fetal.
Hay cuatro manifestaciones de desarrollo desviado (muerte, malformación, retraso del crecimiento y defecto funcional).
Las manifestaciones de desarrollo desviado aumentan en frecuencia y grado a medida que la dosis aumenta desde el Nivel de efecto adverso no observable (NOAEL) hasta una dosis que produce un 100% de letalidad (LD100).

Los estudios diseñados para probar el potencial teratogénico de los agentes ambientales utilizan sistemas de modelos animales (p. Ej., Rata, ratón, conejo, perro y mono). Los primeros teratólogos expusieron a los animales preñados a agentes ambientales y observaron a los fetos en busca de anomalías viscerales y esqueléticas graves. Si bien esto todavía forma parte de los procedimientos de evaluación teratológica en la actualidad, el campo de la teratología se está moviendo hacia un nivel más molecular , buscando el mecanismo (s) de acción por el cual estos agentes actúan. Un ejemplo de esto es el uso de modelos animales mamíferos para evaluar el papel molecular de los Teratógenos en el desarrollo de poblaciones embrionarias, como la Cresta Neural , que puede conducir al desarrollo de Neurocristopatías . Los ratones genéticamente modificados se utilizan comúnmente para este propósito. Además, los registros de embarazos son grandes estudios prospectivos que monitorean las exposiciones que reciben las mujeres durante sus embarazos y registran el resultado de sus partos. Estos estudios brindan información sobre los posibles riesgos de los medicamentos u otras exposiciones en embarazos humanos. La exposición prenatal al alcohol (PAE) puede producir malformaciones craneofaciales, un fenotipo que es visible en el síndrome de alcoholismo fetal. La evidencia actual sugiere que las malformaciones craneofaciales ocurren a través de: apoptosis de las células de la cresta neural, interferencia con la migración de las células de la cresta neural, así como la interrupción de la señalización del erizo sónico (shh).

Comprender cómo un teratógeno causa su efecto no solo es importante para prevenir anomalías congénitas, sino que también tiene el potencial de desarrollar nuevos fármacos terapéuticos seguros para su uso con mujeres embarazadas.

Alcohol

Se sabe que el alcohol actúa como teratógeno. La exposición prenatal al alcohol (PAE) sigue siendo la principal causa de defectos de nacimiento y anomalías del desarrollo neurológico en los Estados Unidos, que afecta de 9.1 a 50 por 1000 nacidos vivos en los EE. UU. Y de 68.0 a 89.2 por 1000 en poblaciones con altos niveles de consumo de alcohol.

Humanos

En los seres humanos , los trastornos congénitos provocaron alrededor de 510.000 muertes en todo el mundo en 2010.

Aproximadamente el 3% de los recién nacidos tienen una "anomalía física importante", es decir, una anomalía física que tiene un significado cosmético o funcional.

Vacunar durante el embarazo

En los seres humanos , la vacunación se ha vuelto fácilmente disponible y es importante para la prevención de algunas enfermedades como la poliomielitis, la rubéola, la viruela y la Covid-19, entre otras. No ha habido una asociación entre las malformaciones congénitas y la vacunación, como se muestra en Finlandia, donde las mujeres embarazadas recibieron la vacuna oral contra la poliomielitis y no vieron diferencias en los resultados de los bebés que las madres que no habían recibido la vacuna. Sin embargo, todavía no se recomienda vacunar contra la poliomielitis durante el embarazo a menos que exista riesgo de infección. Otra implicación importante de esto incluye la capacidad de recibir la vacuna contra la influenza durante el embarazo. Durante las pandemias de influenza de 1918 y 1957, la mortalidad en mujeres embarazadas fue del 45%. Sin embargo, incluso con la prevención a través de la vacunación, la vacunación contra la influenza en mujeres embarazadas sigue siendo baja (12%). Muñoz y col. demostraron que no se observaron resultados adversos en los recién nacidos o en las madres.

Causas

Las causas de la teratogénesis se pueden clasificar en términos generales como:

Sustancias tóxicas, como para los seres humanos, medicamentos durante el embarazo y toxinas ambientales durante el embarazo .
- El yoduro de potasio es un posible teratógeno. El yoduro de potasio en su forma cruda es un irritante leve y debe manipularse con guantes. La sobreexposición crónica puede tener efectos adversos en la tiroides.
Infección de transmisión vertical
Falta de nutrientes. Por ejemplo, la falta de ácido folato en la nutrición durante el embarazo para humanos puede resultar en espina bífida . El ácido fólico es una forma sintética de ácido folato. El fólico se agrega a los productos alimenticios procesados, como la harina y los cereales para el desayuno. Los altos niveles de ácido fólico no metabolizado se han asociado con varios problemas de salud.
Restricción física. Un ejemplo es el síndrome de Potter debido a oligohidramnios en humanos.
Desordenes genéticos
Consumo de alcohol durante el embarazo.

Otros animales

Registro fósil

La evidencia de deformidades congénitas encontradas en el registro fósil es estudiada por paleopatólogos, especialistas en enfermedades y lesiones antiguas. Los fósiles que muestran evidencia de deformidad congénita son científicamente significativos porque pueden ayudar a los científicos a inferir la historia evolutiva de los procesos de desarrollo de la vida. Por ejemplo, debido a que se ha descubierto un espécimen de Tyrannosaurus rex con una vértebra en bloque , significa que las vértebras se han estado desarrollando de la misma manera básica desde al menos el ancestro común más reciente de dinosaurios y mamíferos. Otras deformidades fósiles notables incluyen un espécimen recién nacido del dinosaurio con forma de pájaro, Troodon , cuya punta de la mandíbula estaba torcida. Otro fósil notablemente deformado fue un espécimen del choristodere Hyphalosaurus , que tenía dos cabezas, el ejemplo más antiguo conocido de policicefalia .

Desarrollo de la extremidad del embrión de pollo

La talidomida es un teratógeno que se sabe que es significativamente perjudicial para el desarrollo de ciertas partes y órganos del cuerpo, como los ojos o el corazón. Durante la embriogénesis, se observa que muchos organismos diferentes experimentan diferentes impactos de los teratógenos en la morfogénesis y el desarrollo de los órganos en general. Uno de estos organismos que son populares para estudiar las malformaciones creadas por la talidomida son los embriones de pollo. Se observa que la talidomida induce deformidades en el crecimiento de las extremidades mediante la inducción de estrés oxidativo y, por lo tanto, mejora la señalización genética a través de la expresión irregular de proteínas morfogénicas óseas , Bmp. Según un estudio que se realizó en 2007, los resultados revelaron que con el aumento del estrés oxidativo que promueve la talidomida, la regulación positiva del gen diana Bmp y el antagonista Wnt (Dkk1), esto a su vez inhibe la señalización canónica Wnt / B-catenina y una Se observó un aumento de la muerte celular. La muerte celular inducida por la talidomida se redujo significativamente cuando se administraron inhibidores contra Bmp, Dkk1 (antagonista de Wnt) y Gsk3B (antagonista de B-catenina) en los embriones de pollo y disminuyó la muerte celular del tejido de las extremidades. Estos resultados ayudaron a concluir que estas tres vías impactadas significativamente por la talidomida para el desarrollo de las extremidades de los polluelos y que los resultados teratogénicos de las deficiencias en el desarrollo de las extremidades que crea la talidomida pueden revertirse si se inhiben estas tres vías.

Desarrollo de la extremidad del embrión de ratón

El ácido retinoico (RA) es importante en el desarrollo embrionario. Induce la función del patrón de las extremidades de un embrión en desarrollo en especies como ratones y otras extremidades de vertebrados.Por ejemplo, durante el proceso de regeneración de una extremidad de tritón, una mayor cantidad de AR mueve la extremidad más proximal al blastoma distal y la extensión de la proximalización. de la extremidad aumenta con la cantidad de AR presente durante el proceso de regeneración. Un estudio analizó la actividad de la AR intracelularmente en ratones en relación con las enzimas CYP26 reguladoras humanas que desempeñan un papel fundamental en la metabolización de la AR. Este estudio también ayuda a revelar que la AR es significativa en varios aspectos del desarrollo de las extremidades en un embrión; sin embargo, el control irregular o cantidades excesivas de AR pueden tener impactos teratogénicos que causan malformaciones en el desarrollo de las extremidades. Observaron específicamente CYP26B1, que se expresa altamente en regiones de desarrollo de extremidades en ratones. Se demostró que la falta de CYP26B1 causa una propagación de la señal de la AR hacia la sección distal de la extremidad, lo que provoca irregularidades en el patrón proximo-distal de la extremidad. No solo mostró propagación de AR, sino que una deficiencia en CYP26B1 también mostró un efecto de apoptosis inducido en la extremidad del ratón en desarrollo, pero retrasó la maduración de los condrocitos , que son células que secretan una matriz de cartílago que es importante para la estructura de la extremidad. También observaron lo que sucedió con el desarrollo de las extremidades en ratones de tipo salvaje, que son ratones sin deficiencias de CYP26B1, pero que tenían una cantidad excesiva de AR presente en el embrión. Los resultados mostraron un impacto similar en el patrón de las extremidades si los ratones tenían la deficiencia de CYP26B1, lo que significa que todavía había una deficiencia de patrón distal proximal observada cuando estaba presente un exceso de AR. Esto luego concluye que la AR desempeña el papel de un morfógeno para identificar el patrón distal proximal del desarrollo de las extremidades en embriones de ratones y que CYP26B1 es importante para prevenir la apoptosis de los tejidos de las extremidades para un mayor desarrollo adecuado de las extremidades de los ratones in vivo.

Plantae

En botánica , la teratología investiga las implicaciones teóricas de los especímenes anormales. Por ejemplo, el descubrimiento de flores anormales —por ejemplo, flores con hojas en lugar de pétalos o flores con pistilos estaminoides— proporcionó evidencia importante para la " teoría foliar ", la teoría de que todas las partes de las flores son hojas altamente especializadas.

Tipos de deformaciones en vegetales

Las plantas pueden tener mutaciones que conducen a diferentes tipos de deformaciones como:

fasciación : desarrollo del ápice (punta de crecimiento) en un plano perpendicular al eje de elongación,
variegación : degenerescencia de genes, que se manifiesta entre otras cosas por pigmentación anómala,
virescencia : desarrollo anómalo de una pigmentación verde en partes inesperadas de la planta,
filodia : los órganos florales o frutos se transforman en hojas,
escoba de bruja : multiplicación inusualmente alta de ramas en la parte superior de la planta, principalmente árbol,
pelory : la flor cigomorfa regresa a su simetría actinomorfa ancestral,
Proliferación: crecimiento repetitivo de todo un órgano como una flor.

Las agallas no forman parte de la teratología vegetal ya que son excrecencias debido a factores externos como picaduras de insectos o parásitos.

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