Kategorie:

Embriologia oczami naukowca. Wywiad z embriologiem, prof. Hieronimem Bartlem

Wywiad o embriologii, biologii
rozrodu i wpływie alkoholu na rozwijające się prenatalnie dziecko, z profesorem
Hieronimem Bartlem, embriologiem i specjalistą od alkoholowego zespołu
płodowego, autorem uznanego i powszechnie stosowanego na wydziałach medycznych,
biologicznych i przyrodniczych podręcznika „Embriologia”. 

profesor Hieronim Bartel

prof. Hieronim Bartel podczas wykładu 

Jest Pan autorem chyba najpopularniejszego
w tym kraju podręcznika akademickiego do embriologii. Sam się z niego uczyłem,
mam go na półce wśród innych podręczników biologicznych i medycznych i
regularnie wykorzystuję go, gdy piszę artykuły popularnonaukowe o embriologii
lub biologii rozwoju. Jak długo trwało napisanie „Embriologii” na początku –
zanim jeszcze upowszechnił się Internet – i czy sporo czasu wymaga
przygotowanie aktualizacji do wznowień?

Pierwsze wydanie „Embriologii”
ukazało się w 1995 r. Ostatnie, szóste, w roku 2020. Napisałem jeszcze jeden
podręcznik, „Embriologia Medyczna. Podręcznik Ilustrowany” z przeznaczeniem dla
średniego personelu medycznego, ale nie przyjął się, chociaż ilustracje są w
pełni kolorowe. „Embriologię” pisałem około trzech lat, prawie rok upłynął na
recenzje, odpowiedzi na recenzje, dwie korekty. W podręczniku jest dużo rycin,
ich poprawianie zajęło dużo czasu. Ich autorem jest mój ponad półwieczny
współpracownik i przyjaciel – Michał Zakrzewski – który nauczył się w tym
czasie embriologii i z tej jego wiedzy, a przede wszystkim talentu, korzystam
do dzisiaj. Wznowienia trwały rok, półtora, a ostanie wydanie przygotowywałem
prawie dwa lata. Z redagowaniem kolejnego wydania wiąże się dylemat „co
wyrzucić, a co dodać”.

Czy musiał Pan kiedyś coś
usunąć z podręcznika?

Łatwo przychodziło mi dodawanie,
z trudem usuwanie, stąd objętość kolejnych wydań zwiększała się. Przykładowo,
nie usunąłem informacji o testach cytohormonalnych, które swego czasu były
jedyną metodą określenia poziomu hormonów płciowych żeńskich, chociaż
współcześnie dla określenia stężenia FSH, LH, estrogenów, progesteronu korzysta
się wyłącznie z metod biochemicznych. Pozostawiając celowo informację o
„starych metodach” przekazałem „wiedzę historyczną”. A do niej, w miarę
starzenia się, coraz mi bliżej.

Czy jest coś, co kiedyś, za
Pana czasów studenckich, wydawało się niemożliwe – choćby w embriologii
eksperymentalnej czy biologii rozrodu – a co teraz jest przez naukowców czy
lekarzy wykonywane?

Odpowiadając najkrócej, narodziny
Luizy Brown w Anglii 1978 r. w wyniku zapłodnienia pozaustrojowego (IVF – in
vitro fertilization
). Przypomnę, że tego historycznego dzieła dokonali dr
Patrick Steptoe – lekarz położnik ze Szpitala w Oldham – oraz dr Robert Edwards
– profesor fizjologii rozwoju, nie lekarz, z Uniwersytetu w Cambridge. Dr
Steptoe zmarł w wieku 75 lat w 1988 r., a prof. R. Edwards w 2010 r. otrzymał
Nagrodę Nobla. Prof. Edwards zmarł w wieku 88 lat w 2013 r. Miałem przyjemność
poznać energicznego, o kruczych włosach, doktora Edwardsa na konferencji w
Uppsali w 1978 r., zorganizowanej z okazji 500-lecia tego zasłużonego
uniwersytetu.

W ciągu 40 lat od pierwszego
zabiegu zapłodnienia in vitro na świecie urodziło się dzięki tej
metodzie ponad 8 milionów dzieci, a wartość ta nie uwzględnia nierejestrowanych
bądź mało wiarygodnych danych z Chin i Indii.

Szczegółowe dane na temat
niepłodności u kobiet i mężczyzn i ich przyczyn oraz urodzeń po IVF podaje
systematycznie założone przez prof. Edwardsa Europejskie Towarzystwo
Rozrodczości Człowieka i Embriologii (ESHRE – European Society of Human
Reproduction and Embryology) oraz Amerykańskie Towarzystwo Technologii
Wspomaganego Rozrodu (SART – Society of Assisted Reproductive Technology),
według którego w latach 1987-2015 zarejestrowano w USA 1 milion urodzeń
pojedynczego, żywego, normalnego noworodka. 2% społeczności Nowego Jorku
urodziło się dzięki technikom wspomaganego rozrodu. Z kolei według danych EIM
(European IVF Monitoring) w 2013 r. w 38 krajach europejskich wykonano
686 271 procedur zapłodnienia in vitro, co stanowi około 1175
zabiegów na 1 milion mieszkańców.

Liczba urodzeń po IVF w Europie, USA
i Japonii systematycznie rośnie. W 2015 r. procentowe wartości IVF wynosiły
odpowiednio: USA – 1,6%; Japonia – 5%; Słowenia – 6%; Dania – 6,2%; Finlandia
5,8%; Czechy 5,7%; Estonia – 4%; Izrael – 4%; Wielka Brytania – 2,4%; Polska –
1,3%. W Polsce pierwsze dziecko – płci męskiej – po zapłodnieniu in vitro
urodziło się 12 listopada 1987 roku w Klinice Położniczo-Ginekologicznej Akademii
Medycznej w Białymstoku, kierowanej przez prof. dr hab. med. M. Szamatowicza. Osoby
urodzenie dzięki IVF są rodzicami zdrowych dzieci. Współcześnie stosuje się głównie
następujące trzy techniki wspomaganego rozrodu (ART – Assisted Reproductive
Technology): zapłodnienie pozaustrojowe i transfer zarodka, docytoplazmatyczną
iniekcję plemnika, przeniesienie do macicy zamrożonego zarodka.

Co z innymi embriologicznymi
osiągnięciami i dokonaniami naukowymi?

Kolejnym, żeby nie powiedzieć
drugim, osiągnięciem w embriologii, częściej nazywanej biologią rozwoju, jest
klonowanie zwierząt oraz uzyskiwanie zwierząt transgenicznych. Przypomnę kilka
historycznych faktów. Spektakularnym przykładem klonowania somatycznego jest
jagnię Dolly  „urodzone” przez Iana
Wilmuta i Keitha Campbella w 1997 r. w Roslin Institute w Midlothian w Szkocji.
W technice klonowania do pozbawionej jądra komórki jajowej wprowadza się jądro
z komórki zarodka – wtedy mówimy o klonowaniu zarodkowym – lub jądro z dowolnej
komórki somatycznej, co oznacza klonowanie somatyczne. W przypadku Dolly od
jednej owcy pobrano komórkę jajową, którą pozbawiono jądra, czyli wyjądrzono, i
do jej cytoplazmy wprowadzono jądro komórki uzyskanej z wymienia innej owcy.
Tak utworzony zarodek implantowano do macicy trzeciej owcy – donosicielki
ciąży. Dolly urodziła 6 jagniąt, zmarła w wieku 6 lat. Ten klasyczny model
klonowania, po różnych modyfikacjach, posłużył do sklonowania wielu gatunków
zwierząt: myszy, krowy, kozy, świni, kota, psa, makaka i innych. W 2003 r.
sklonowano konia i, co ciekawe, klacz była zarówno dawczynią komórki jajowej,
jak i komórki somatycznej, a także klaczą-matką – zarodek wszczepiono do jej
macicy.

Klonowanie może zostać
wykorzystane do tzw. wskrzeszania, czyli odtwarzania gatunków wymarłych bądź
zagrożonych: mamuta jakuckiego, bawoła z Jawy, koziorożca pirenejskiego. Ten
kierunek doświadczeń nie budzi zastrzeżeń. Najważniejsze rodzące się pytanie
dotyczy sklonowania człowieka. Czy już tego dokonano? Nie, ale w tej pogoni za
sukcesami dopuszczono się fałszerstw, przekłamań. W 1998 r. prof. Woo Suk Hwang
z Uniwersytetu w Seulu ogłosił, że uzyskał – klonując oocyt 30 letniej kobiety
z jądrem komórki wzgórka jajonośnego pęcherzyka Graafa – zygotę, której rozwój
przerwał w stadium czterech blastomerów. Praca opublikowana w Science okazała
się kłamstwem, redakcja wycofała ją, a naukowca zwolniono z uniwersytetu i w
świecie naukowym spotkał się z ostracyzmem. Nie zrażony tym faktem dr Woo Suk
Hwang założył, znaną już teraz w świecie, firmę biotechnologiczną, w której
klonuje psy i koty, zarabiając miliony. Zapewne w wielu laboratoriach
państwowych i prywatnych na świecie kontynuuje się tajne badania nad uzyskaniem
ludzkiego klonu. W 2019 roku Rosjanin, dr Denis Rebrikov, opublikował wyniki
swych doświadczeń, w których modyfikując genom rodziców głuchoniemych uzyskał
zdrowe potomstwo. To tylko jeden z najświeższych przykładów.

Niezwykłym przykładem
pomysłowości ludzkiej jest klonowanie zwierząt transgenicznych. W 1983 r. dr
Richard Palmiter z zespołem uzyskali transgeniczną mysz gigantyczną. W tym
doświadczeniu wykorzystano ludzki hormon wzrostu, który połączono z odpowiednim
genem promotorowym, a następnie ten konstrukt (transgen) wprowadzono do jądra
zygoty myszy. Mysz potomna była dwukrotnie większa od kontrolnej i miała,
między innymi, wysokie stężenie przysadkowego hormonu wzrostu. Zwierzęta
transgeniczne (świnie, krowy, owce, kozy, króliki) miały większą masę ciała,
wysokie stężenia hormonów takich jak np. erytropoetyna i spekulowano, czy będą
służy jako bioreaktory, fabryki farmaceutyczne. Z drugiej strony okazało się,
że z tymi zwierzętami pojawiły się problemy położnicze: duże płody. Zwierzęta
chorowały np. na zapalenie stawów, wcześnie umierały, a u ich potomstwa zdecydowanie
więcej było wad wrodzonych. Klonowanie potępiono ze względów religijnych i
etycznych, sprzeciwiano się temu w komisjach bioetycznych w wielu krajach.

Podstawy teoretyczne i praktyczne
eksperymentów embriologicznych, dotyczące rozdzielania blastomerów czy tworzenia
chimer, stworzyli profesor Andrzej Tarkowski, wieloletni kierownik Zakładu
Embriologii Uniwersytetu Warszawskiego oraz jego uczniowie: prof. Jacek
Modliński i Renata Czołowska, ale największy rozgłos w świecie zyskały
doświadczenia nad wczesnymi zarodkami, prowadzone przez dr Małgorzatę Żernicką
– Goetz, profesor Uniwersytetu w Cambridge, swego czasu studentkę prof.
Tarkowskiego.

Jakie książki – czy to
akademickie, czy popularnonaukowe – poleciłby profesor, jeśli chodzi o tematykę
embriologiczną?

Aktualnie dostępne są dwa
podręczniki akademickie. Keith Moore, T.V.N. Persaud, Mark G. Torchia.
„Embriologia i wady wrodzone. Od zapłodnienia do urodzenia”. Redakcja
tłumaczenia-wydania polskiego: Maciej Zabel, Hieronim Bartel. Wyd. Edra –
Urban&Partner, Wrocław, 2013. Druga: T. W. Sadler. Langman, „Embriologia”.
Wyd. XIII. Redakcja tłumaczenia- wydania polskiego Jacek Malejczyk, Marek
Kujawa. Wyd. Edra- Urban&Partner, Wrocław, 2017.

Uczono mnie na studiach, i tak
też rozumiem podręczniki do embriologii, biologii rozwoju, genetyki czy
ewolucji, że w biologii rozwoju życie, rozumiane jako nowy, odrębny organizm,
kolejne pokolenie, zaczyna się od pierwszego podziału komórkowego zarodka.
Spotykam się jednak z negowaniem uznania tego czasu za początek nowego osobnika
w biologii ssaków i wielu innych zwierząt rozmnażających się płciowo i
podawaniem alternatywnych opcji – zagnieżdżenia, powstania serca, mózgu,
nabrania „ludzkiego wyglądu” (w przypadku ludzi) czy urodzenia/wyklucia się – wobec
czego chcę poprosić Pana o komentarz w tej sprawie.

Okres rozwoju prenatalnego trwa
od zapłodnienia do urodzenia. Tak też przetłumaczyliśmy cytowany wyżej
podręcznik, w oryginale „Before we are born”. Zaczyna się od zapłodnienia. Czyli
od jakiego momentu? Naturalne zapłodnienie to wieloetapowy, kaskadowy proces, w
którym ten najważniejszy według mnie dotyczy połączenia jąder: żeńskiego i
męskiego. Nazywamy ten moment połączeniem przedjądrzy, niekiedy także kopulacją
przedjądrzy, kopulacją przedjąder. W czasie tego łączenia się dochodzi do
fenomenu embriologicznego, określanego piętnowaniem genomowym lub imprintingiem
genomowym – swoistej konkurencji, rywalizacji miedzy allelami matki i ojca. Ten,
nie w pełni poznany jeszcze proces, może mieć określone następstwa w dalszym
rozwoju zarodka.

Odnosząc się do podawanych przez
Pana „początków osobnika”, czy jest to powstanie mózgu, czy może serca. Jeden i
drugi narząd kształtuje się długo. W przypadku rozwoju układu nerwowego
krytycznym czasem rozwojowym uznać należy zamykanie się otworu nerwowego
przedniego i tylnego, odpowiednio 26 i 28 dzień po zapłodnieniu. Zaburzenia w
tych dniach mają określone konsekwencje w kształtowaniu się mózgowia i rdzenia
kręgowego oraz struktur otaczających. A serce? Ten narząd, powstający z
mezodermy i komórek grzebienia nerwowego, ujawnia się czynnościowo – zaczyna
bić – 22 dnia. Jeżeli ktoś chce, może przyjąć ten precyzyjnie wyznaczony czas
za początek życia.

Oprócz embriologii ogólnej jest
Pan specjalistą od alkoholowego zespołu płodowego. Jaki jest mechanizm
prowadzący do tego spektrum chorobowego oraz jego objawy?

Pytanie dotyczy wrodzonej wady
rozwojowej, znanej co prawda od ponad 50 lat, od pierwszego naukowego jej
opisu, i która z uwagi na powszechność występowania na całym świecie jest
intensywnie badana, a i tak wymaga dalszych wyjaśnień.

Alkohol jest silnym teratogenem, czynnikiem
środowiskowym wywołującym wrodzoną wadę rozwojową. Przykładowo, wśród najsilniejszych
teratogenów zaburzających rozwój układu nerwowego, takich jak promieniowanie
jonizujące, kadm, ołów, rtęć, składniki
dymu tytoniowego, heroina, kokaina, marihuana, niechlubne pierwsze miejsce
zajmuje alkohol etylowy. Alkohol, spożywany pod różnymi postaciami, w ustroju
kobiety ciężarnej podlega szybkiej przemianie pod wpływem enzymów wątrobowych –
dehydrogenazy alkoholowej oraz cytochromu C – do aldehydu octowego. Jeden oraz
drugi związek jest toksyczny dla zarodka i płodu, do których szybko przenikają
przez barierę łożyskową. W okresie prenatalnym, w różnych etapach różnicowania,
działanie teratogenne odbywa się poprzez różne mechanizmy na poziomie
komórkowym. Alkohol wpływając bezpośrednio na DNA zaburza syntezę aminokwasów i
białek, co z kolei zaburza cykl komórkowy, namnażanie, wzrost, różnicowanie,
migrację komórek do tkanek i zawiązków narządów. Alkohol  działa także proapoptotycznie, to znaczy
uruchamia mechanizm programowanej śmierci komórki. Istotną rolę w różnicowaniu
komórek zarodka narażonych na alkohol odgrywa mechanizm uwalniania wolnych
rodników i stresu oksydacyjnego, generalnie zabójczego dla komórek.

Nadzwyczajna rola w teratogenezie
alkoholowej przypada komórkom grzebienia nerwowego, o czym wiemy od lat
siedemdziesiątych XX wieku. Grzebień nerwowy to przejściowa populacja komórek
zarodkowych, sąsiadujących z cewa nerwową, z której na całej długości cewy
nerwowej emigrują komórki i zasiedlają zawiązki wielu narządów – twarzoczaszki,
serca, układu współczulnego i przywspółczulnego, układu kostno-stawowego,
przewodu pokarmowego, narządów zmysłów. Okazało się, że komórki grzebienia
nerwowego mają właściwości stem cells, a te ze swej natury są
szczególnie wrażliwe na czynniki
toksyczne, w tym przypadku alkohol, co w interpretacji mechanizmu powstawania
wad poalkoholowych wiele wyjaśniło.

Wady serca, na przykład słabo
rozwinięty mięsień komór sercowych bądź wady dużych naczyń odchodzących od
serca powstają wtedy, gdy do pierwotnego, zasadniczego zawiązka mezodermalnego
serca nie dotrze, w swoim czasie, odpowiednia pula sercowych komórek grzebienia
nerwowego. Wady serca występują u 30% potomstwa z FASD [alkoholowym zespołem
płodowym]. Uszkodzenie przez alkohol rozwijającego się w okresie prenatalnym
układu nerwowego, co jak wiadomo w FASD występuje najczęściej, następuje
wskutek działania na komórki nerwowe oraz na komórki glejowe i ostatecznie na
synapsy nerwowe. Dochodzi do tego we wszystkich trymestrach ciąży, a
konsekwencje nieprawidłowego rozwoju dotyczą zarówno istoty szarej, jak i
istoty białej mózgowia. Strukturami szczególnie narażonymi na toksyczność
alkoholu są płat czołowy i potyliczny, móżdżek i hipokamp. Komórki glejowe w
ośrodkowym układzie nerwowym tworzą istotę białą mózgowia, a w obwodowym
układzie nerwowym budują osłonki nerwów. W rezultacie neurotoksyczność alkoholu
powoduje zmniejszenie masy mózgowia oraz bardzo swoiste zaburzenia w czynności
nerwów obwodowych.

Skutki teratogenne alkoholu, podobnie,
jak i innych teratogenów, zależą od dawki, okresu ciąży w którym alkohol dotarł
do kształtujących się narządów zarodka/płodu, a także od genotypu matki i w
mniejszym zakresie od genotypu zarodka. Pojawiająca się dość często definicja
FASD, jako „zaburzenie niegenetyczne” jest, w świetle powyższego, co najmniej
nieścisła. Wiadomo, z przeprowadzonych badań, że u bliźniąt jednojajowych FAS
zdiagnozowano u 100%, podczas gdy u dwujajowych u 64%.

W ostatnich latach wykazano, że
alkohol szkodzi poprzez mechanizm epigentyczny. Ten złożony fenomen biologiczny
wymagałby obszerniejszego opisu, ograniczę się tylko do stwierdzenia, że w
epigenezie środowiskowy czynnik, nie zmieniając podstawowej struktury nici DNA,
wpływa na ekspresję genów i tym samym na dalszy proces kodowania białek. Cechy
epigentyczne mogą być przenoszone, między innymi w czasie mejozy, na kolejne
generacje. Wydaje się, że tym samym wyjaśniono poczynione swego czasu
spostrzeżenie, że oto rdzenne Amerykanki pijące alkohol częściej zostawały
babciami wnucząt z FASD, mimo że ich córki nie piły w ciąży alkoholu.

FASD występuje z reguły u
potomstwa matek przewlekle nadużywających alkoholu i pijących tym samym w
ciąży. Do typowych uszkodzeń poalkoholowych może jednak dojść także w wyniku
jednorazowego, biesiadowego, prywatkowego, w piśmiennictwie anglojęzycznym
określanym jako binge drinking, spożycia alkoholu. Może to dotyczyć
często młodych, zdrowych kobiet nieświadomych tego, że są w ciąży.

Czy istnieją inne choroby
powstałe w okresie prenatalnym, a wywołane przez picie alkoholu przez kobietę ciężarną?

Wszystkie negatywne następstwa
picia alkoholu dla potomstwa zostały poznane i opisane w ramach FASD, czyli w
całym spektrum negatywnych dla potomstwa następstw picia w ciąży. Ale
zastanawiam się czy pojawiająca się, częściej niż w populacji, cukrzyca typu
drugiego, czy także częściej występująca bezpłodność męska nie mogą być
odpowiedzią na to pytanie. W FASD tych chorób się nie wymienia, aczkolwiek
można uznać, że są to następstwa pojawiających się częściej wraz z wiekiem
zaburzeń hormonalnych.

Czy zdaniem profesora reklamy
piwa, wszechobecne w mediach, na billboardach czy przystankach komunikacji
miejskiej, powinny być zakazane tak, jak promowanie papierosów?

Absolutnie tak. Reklamowanie
alkoholu w telewizji w sytuacji, kiedy około 15% kobiet w naszym kraju
przyznaje się do picia w ciąży, kiedy rocznie wypija się w Polsce około jednego
miliarda tzw. małpek alkoholu, kiedy wzrosła ilość spożywanego alkoholu w
związku z aktualną pandemią, kiedy w Sejmie, jeszcze od poprzedniej kadencji,
„leży” projekt ustawy zezwalającej na przydomowe bimbrownie jest dla mnie czymś
kuriozalnym i może przełożyć się na wzrost liczby urodzeń z FASD, która i tak
jest wysoka.  

Jaka jest Pana ulubiona gałąź
embriologii?

Interesuję się przede wszystkim
teratologią, chociaż to nie klasyczna embriologia. We wczesnym okresie mojej
pracy dydaktyczno-naukowej w Wojskowej Akademii Medycznej – tę uczelnię
skończyłem i bezpośrednio po studiach rozpocząłem pracę, a zakończyłem jako
emeryt już w Uniwersytecie Medycznym – prowadziłem doświadczenia
teratologiczne, a później z całym zespołem Zakładu Histologii i Embriologii
przez lata testowaliśmy „teratogennie” nowe leki. 

Czym interesuje się Pan poza
embriologią?

Od 15 lat jestem prezesem Klubu
Akademickiego przy Oddziale Łódzkim Polskiej Akademii Nauk. Klub istnieje ponad
30 lat, skupia profesorów łódzkich uczelni, członków ich rodzin, a także
sympatyków, a jego zasadnicza działalność polega na comiesięcznych spotkaniach,
wykładach z „ciekawymi ludźmi”. Byłem harcerzem, już jako dorosły, i przez 23
lata zajmowałem się organizacją obozów harcerskich dla dzieci chorych, z cukrzycą,
chorobą wrzodową żołądka i dwunastnicy, dzieci osieroconych i o niepełnej
sprawności umysłowej. Mam stopień harcmistrza. Byłem też myśliwym, formalnie
jeszcze jestem. Fotografuję. „Ambony cztery pory roku”, swego czasu był głównym
tematem wystawy w Łódzkim Towarzystwie Naukowym, w łódzkim Centrum Kultury.
Sylwetki myśliwych i sceny myśliwskie ukazywały się w „Łowcu Polskim”.
Fotografuję od czasów chłopięcych, za sprawą znakomitego starego aparatu
„Leica”, otrzymanego tuż po wojnie od wujka. Oczywiście udokumentowałem
(„Olympusem”), od narodzin począwszy, nasze już dorosłe i mieszkające w Paryżu
wnuczkę i dwóch wnuków. Od pewnego czasu piszę i publikuję w „SKALPELU”
wspomnienia o profesorach-seniorach Wojskowej Akademii Medycznej.

 

 

bioksiążka

 

Najnowsze wpisy

`

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *