Анализу мутагенной активности различных химических, физических и биологических факторов посвящена обширная литература [5, 32, 191, 293]. Эти исследования выполнены, главным образом, на экспериментальных животных и на клеточных культурах.
В частности, показано, что радиационное воздействие на различных сроках беременности вызывает аномалии синапсиса хромосом и повышение частоты образования хромосомных аберраций в ооцитах крыс [602, 732], а также увеличение частоты хроматидных разрывов и обменов в ооцитах морской свинки [735]. В то же время, в модельных экспериментах нами не было обнаружено повреждающего эффекта импульсного ультразвука на процесс созревания ооцитов у крыс, на их плодовитость и развитие потомства в двух поколениях, что указывает на безопасность ультразвукового исследования, применяемого с целью пренатальной диагностики [98, 563].
На модельных объектах изучено также воздействие ряда химических факторов на оогенез. Так, цитостатики приводят к нарушению пролиферации гоноцитов и их гибели [54]. Никотин при введении беременным крысам вызывал у половозрелых потомков частичную блокаду сперматогенеза на стадии прелептотены, задержку дифференцировки сперматид, повышение числа гамет с патологией делений созревания. Повреждающее действие на структуру синаптонемных комплексов в сперматогенезе мышей оказывают некоторые антибиотики [82]. Введение окситетрациклина мышам на 12-13-й дни беременности, когда основной пул половых клеток в яичниках плодов находится на стадии пролиферирующих оогониев, вызывает повышение патологических митозов. У половозрелых самок из этого потомства обнаружено увеличение количества дегенерирующих ооцитов и фолликулов, а также снижение числа примордиальных фолликулов и овулирующих ооцитов [70]. Алкалоиды, содержащиеся в кофеине, никотине и винбластине, индуцируют появление анеуплоидных ооцитов. Установлена зависимость частоты спонтанных абортов, а также геномных и хромосомных мутаций в ооцитах от дозы кокаина [287].
Прямые данные о влиянии экзогенных факторов на возникновение геномных и хромосомных мутаций в гаметогенезе или раннем эмбриогенезе человека, полученные in vivo, немногочисленны. Некоторые из них получены в исследованиях хромосомного комплемента сперматозоидов, выполненных с помощью метода гетерологического оплодотворения и FISH. Так, повышенная частота хромосомных аберраций в сперматозоидах человека была зарегистрирована в образцах эякулятов от пациентов, подвергавшихся действию радиации, некоторых промышленных и бытовых ядов, химиотерапии [314, 389, 794, 806].
Предпринимались неоднократные попытки объяснить всплески рождаемости детей с синдромом Дауна воздействиями различных ядов или радиации [804]. Однако утверждение о влиянии экологических катастроф на частоту хромосомных болезней оказывается, по существу, голословным, т. к. не подкреплено данными эпидемиологического мониторинга и анализа механизмов возникновения трисомий. Кажется парадоксальным, но такие глобальные катастрофы как атомные бомбежки в Хиросиме и Нагасаки, авария на Чернобыльской атомной станции и другие, при которых отмечен заметный рост числа некоторых опухолевых заболеваний, частоты и спектра врожденных пороков развития, не привели к сколько-нибудь существенному повышению частоты хромосомных болезней в этих регионах [31, 804].
Вместе с тем, имеются данные, что сравнительно небольшие дозы облучения, полученные во время беременности плодом женского пола, могут быть причиной нерасхождения хромосом в оогенезе, что приводит к рождению во втором поколении плодов с хромосомными болезнями, в том числе с синдромом Дауна [806].
Дело в том, что в отличие от мужских гамет, постоянно обновляющихся на протяжении всей жизни, яйцеклетки закладываются еще во внутриутробном периоде, когда не только возникают первичные половые клетки, но и происходят кардинальные события в оогенезе, связанные с процессом мейоза (см. главу 1). В этой связи важно обратить внимание на тот удивительный, но, к сожалению, часто игнорируемый факт, что каждая яйцеклетка является важным связующим звеном трех последовательных поколений: бабушка, в утробе которой развивается плод женского пола и, соответственно, в организме которого происходят важные начальные этапы мейоза, мать, у которой созревают и овулируют яйцеклетки, и, наконец, новый организм, возникающий после оплодотворения такой яйцеклетки [444].
Таким образом, в отличие от мужских гамет, где весь процесс созревания сперматозоидов, включая мейоз, длится чуть более двух месяцев, а селекция генетически неполноценных гамет весьма эффективна, женские половые клетки чувствительны к внешним воздействиям на протяжении нескольких десятилетий, причем решающие процессы их созревания происходят еще во время внутриутробного развития и непосредственно перед овуляцией. Более того, в отличие от презиготической селекции мужских гамет, селекция генетически неполноценных ооцитов, в основном, происходит уже после оплодотворения, а подавляющее большинство (более 90 %) зародышей с хромосомными и генными мутациями погибает до или во время имплантации. Следовательно, основные усилия по профилактике наследственной и врожденной патологии, в том числе и индуцированной неблагоприятными факторами внешней среды должны быть направлены именно на женский организм. Естественно, это не означает игнорирования повреждений мутагенными факторами мужских гамет, однако, благодаря естественным биологическим особенностям их созревания и селекции, а также разработкам новых вспомогательных репродуктивных технологий, профилактика нарушений репродукции у мужчин в значительной мере упрощается.