Хромосомные аномалии плода

Митоз и мейоз: общий обзор

Для лучшего понимания причин хромосомных аномалий, с которыми может столкнуться в своей практике специалист по лечению бесплодия, дадим краткую характеристику митоза и мейоза. В ходе митоза в соматических клетках, содержащих диплоидный набор хромосом (2n), , происходит удвоение ДНК, что дает тетраплоидный набор (4n). После репликации ДНК митоз проходит через следующие стадии: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза. Каждая из дочерних клеток является точной копией родительской.

Половые клетки содержат гаплоидный набор хромосом (1n), который должен сохраняться до оплодотворения, в противном случае возникнут хромосомные аномалии.

Необходимо помнить, что у мужских и женских половых клеток мейоз протекает по-разному. Ооциты I порядка у плода вступают в мейоз и останавливаются в профазе I в стадии диплотены в середине II триместра беременности- мейоз возобновляется лишь в доминантном фолликуле непосредственно перед овуляцией. Под влиянием ЛГ 1-е деление свершается, и образующийся ооцит II порядка вступает во 2-е деление, которое завершается уже после оплодотворения. Помимо ооцита II порядка в 1-м делении образуется первое полярное тельце. Во 2-м делении из ооцита II порядка образуются яйцеклетка и второе полярное тельце. У мужчин сперматозоиды образуются только после наступления полового созревания, и каждый сперматоцит I порядка дает в 1-м делении два сперматоцита II порядка. Во 2-м делении каждый из них дает две сперматиды, которые позднее превращаются в зрелые сперматозоиды.

Нарушения митоза и мейоза

Нарушения мейоза приводят к анеуплоидии. В случае нерасхождения хромосом одна из дочерних клеток получает 22 хромосомы, что после оплодотворения дает эмбрион с моносомией. Другая дочерняя клетка получает 24 хромосомы, что дает после оплодотворения трисомию. Если одна из хромосом в анафазе не отделяется от веретена деления (запаздывание хромосом) и не попадает в дочернюю клетку, оплодотворение такой клетки также приводит к моносомии. Вероятность нерасхождения хромосом и, следовательно, возникновения трисомий тем выше, чем больше возраст матери. Хотя это зависит от конкретной хромосомы, в целом причиной большинства трисомий, с которыми сталкиваются врачи, являются нарушения 1-го деления мейоза у женщин. Если нерасхождение хромосом произошло в митозе, в организме могут возникнуть два различных клеточных клона (мозаицизм). Это может наблюдаться при дисгенезии гонад — нерасхождение хромосом в зиготе с карио-типом 46,XY может дать клеточные клоны с кариотипами 45,X и 47,XYY (могут присутствовать все три клеточных клона в зависимости от того, в какой момент нарушилось расхождение хромосом). При запаздывании хромосом в случае кариотипа 46,XY возможен мозаицизм с кариотипом 45,X/46,XY.

Показания к определению кариотипа

Возраст матери

Частота хромосомных аномалий, связанных с половыми хромосомами — кариотипы 47,XXY и 47,XXX, тоже повышается. Кроме того, крайне важно выяснить наличие хромосомных аномалий у ближайших родственников — это может еще больше увеличить риск. Если при одной из прошлых беременностей у данной пары уже отмечена трисомия, риск ее повторного возникновения составляет около 1%. Кроме того, с возрастом матери повышается риск самопроизвольного аборта: у женщин до 30 лет он составляет 10—15%, а к 40 годам постепенно возрастает до 30—40%. В значительной степени это обусловлено ростом частоты хромосомных аномалий у плода.

Видео: Неинвазивный скрининговый тест ДНК плода

Возраст отца, в отличие от возраста матери, по-видимому, не влияет на риск трисомии. Однако чем старше отец, тем выше у ребенка совокупный риск аутосомно-доминантных заболеваний, таких как синдром Марфана, нейрофиброматоз, ахондроплазия и синдром Апера. Кроме того, если у такой пары родится дочь, то у ее сыновей будет повышен риск сцепленных с Х-хромосомой рецессивных заболеваний (гемофилии А и В, миопатии Дюшенна и других). Однако риск любого из этих заболеваний при неотягощенном семейном анамнезе невелик, поэтому независимо от возраста отца обследование не имеет особого смысла.

Самопроизвольный аборт, в том числе привычный

Хорошо известно, что при самопроизвольном аборте в I триместре беременности примерно у половины эмбрионов обнаруживают хромосомные аномалии. При самопроизвольном аборте на более поздних сроках доля плодов с хромосомными аномалиями сокращается: при аборте на сроке 12—15 нед их выявляют у 40%, 16— 19 нед — у 20% плодов. У недоношенных детей, рожденных на сроке беременности 20—23 нед, частота хромосомных аномалий составляет 12%, на сроке 24— 28 нед — 8%, на более поздних сроках — 5%, а у доношенных детей — около 0,5%. Следует подчеркнуть, что на привычный самопроизвольный аборт (который определяется как два и более самопроизвольных аборта подряд) эта статистика не распространяется. К сожалению, не исключено, что в этих случаях полиплоидия, анеуплоидия или даже сочетание одного с другим могут возникать раз за разом. Крупных исследований с участием большой группы женщин с привычным самопроизвольным абортом не проводилось. Boue et al. определили кариотип плода при 1500 самопроизвольных абортах и пришли к выводу, что повторяющиеся случаи анеуплоидии при привычном самопроизвольном аборте вряд ли широко распространены и, скорее всего, обусловлены случайным совпадением. При новом зачатии у пары, у которой в прошлом отмечен самопроизвольный аборт с хромосомными аномалиями, риск повторения такого аборта не повышен, что говорит о редкости повторяющейся анеуплоидии. Оба исследования страдают погрешностями при отборе материала, поскольку он был получен из образцов, отправленных в цитогенетическую лабораторию. Требуется крупное проспективное исследование с определением кариотипа нескольких плодов от каждой участницы, страдающей привычным самопроизвольным абортом.

В случаях привычного самопроизвольного аборта у обоих партнеров чаще, чем обычно, выявляются две разновидности хромосомных транслокаций — робертсоновские и реципрокные- и те, и другие могут быть компенсированными или де-компенсированными. При компенсированной транслокации фенотип нормален — потери хромосомного материала нет или она незначительна. Декомпенсированная транслокация часто ведет к неблагоприятным фенотипическим проявлениям, среди которых нередко оказываются умственная отсталость и различные пороки развития.

Робертсоновские транслокации происходят между акроцентрическими хромосомами (у которых одно плечо намного короче другого), а именно, 13, 14, 15, 21 и 22-й. При этом происходит слияние длинных плеч обеих хромосом, а генетический материал из коротких плеч предположительно теряется. В случае компенсированной робертсоновской транслокации в кариотипе оказывается 45 хромосом. При декомпенсированной транслокации хромосом 46, следовательно, имеется трисомия по одной из участвовавших в транслокации хромосом (по длинному плечу). В случае такой трисомии по 21-й хромосоме развивается синдром Дауна. Поскольку декомпенсированная транслокация встречается в 3—4% случаев синдрома Дауна, кариотипирование родителей при синдроме Дауна у ребенка необходимо для оценки того, насколько велик риск повторного рождения больного ребенка.

При реципрокной транслокации две разные хромосомы обмениваются генетическим материалом. При компенсированной транслокации в кариотипе 46 хромосом, а при декомпенсированной есть делеции либо дупликации (частичные моносомии и трисомии). Поскольку при транслокациях возможно рождение как нормальных детей, так и детей с пороками развития, а также самопроизвольные аборты, в этих случаях особенно необходимо кариотипирование.

Причиной привычного самопроизвольного аборта и самопроизвольного аборта в сочетании с тяжелыми пороками развития плода может оказаться наличие компенсированной транслокации у любого из партнеров. В подобных случаях ее частота составляет приблизительно 4%, что в 10—30 раз превышает норму. В случае более частой реципрокной транслокации (около двух третей случаев у пар с привычным абортом) этот риск для большинства транслокаций примерно одинаков, не зависит от того, кто из партнеров является носителем, и составляет 5—20%. Однако при робертсоновской транслокации, затрагивающей 21-ю хромосому, риск выше, если носительницей транслокации является женщина. При наличии робертсоновской транслокации у матери риск рождения ребенка с синдромом Дауна составляет 10—15%, а при наличии ее у отца — 0—2%. Для остальных робертсоновских транслокаций риск хромосомных аномалий у потомства намного ниже.

Часть исследователей сообщают о том, что у женщин с привычным самопроизвольным абортом чаще наблюдается аномальная инактивация Х-хромосомы. В норме одна из Х-хромосом инактивируется случайным образом, но заметные отклонения от этого (например, инактивация одной и той же Х-хромосомы более чем в 90% клеток), по-видимому, чаще встречаются у женщин с привычным абортом (около 15%), чем в контрольной группе (около 5%). Можно предположить, что в основном инактивируется Х-хромосома, несущая мутантный аллель (эмбрионы мужского пола, унаследовавшие эту Х-хромосому, погибают). Эта гипотеза пока не доказана, поскольку не все исследователи подтверждают наблюдения о повышенной частоте аномальной инактивации Х-хромосомы при привычном аборте.

Первичный гипогонадизм

Первичная аменорея в сочетании с повышенным уровнем гонадотропных гормонов у женщины детородного возраста всегда должна служить показанием к определению кариотипа. Более чем у половины таких женщин обнаруживаются хромосомные аномалии, чаще всего кариотип 46,XY (синдром Суайра) или 45,X (синдром Тернера). Наличие Y-хромосомы сопряжено с высоким риском герминогенных опухолей: при синдроме Суайра он достигает 20—25%, а при кариотипе 45,X/46,XY — 15%. Женщины с кариоти-пом 45,X (в том числе с мозаицизмом) чаще всего небольшого роста (менее 160 см при наличии Y-хромосомы и, как правило, менее 150 см в ее отсутствие), у 90—95% из них отсутствуют вторичные половые признаки. Кроме того, в половине случаев синдрома Тернера выявляются пороки сердца (двустворчатый аортальный клапан и расширение аорты), а в 30% случаев — пороки развития почек. Описаны случаи разрыва аорты у женщин с синдромом Тернера, которые забеременели путем ЭКО с использованием донорских яйцеклеток. Для синдрома Суайра (дисгенезия гонад с кариотипом 46,XY) характерны нормальный рост, неразвитые молочные железы и тяжевидные гонады. Поскольку яички не функционируют, антимюллеров гормон не вырабатывается, и развиваются полноценные влагалище и матка.

При вторичной аменорее вероятность обнаружить хромосомную аномалию намного ниже, однако при наличии определенных симптомов она повышается. При росте больной менее 160 см показано определение кариотипа, поскольку у 5—10% девушек с синдромом Тернера наблюдается нормальное половое созревание и наступает менархе. Кроме того, если у женщины имеется делеция в Х-хромосоме (чаше всего в длинном плече), она может передать ее дочери, у которой также будет повышен риск преждевременной недостаточности яичников. У таких женщин может наблюдаться фенотип синдрома Тернера, в частности, их рост обычно не превышает 160 см. Кроме того, у женщин с кариотипом 46,XX преждевременная недостаточность яичников может указывать на носительство синдрома ломкой Х-хромосомы.

Повышение уровня гонадотропных гормонов у мужчин примерно в 10—15% случаев сопряжено с хромосомными аномалиями. Уровень тестостерона, как правило, низкий или близок к нижней границе нормы, уровни гонадотропных гормонов повышены, яички маленькие, плотные. При синдроме Клайнфельтера повышен риск сахарного диабета, опухолей яичек и рака молочной железы, поэтому за мужчинами с этим синдромом необходимо тщательно наблюдать. У мужчин с кариотипом 46,XX также наблюдается первичный гипогонадизм- причина появления мужского фенотипа — транслокация между Х- и Y-хромосомами в 1-м делении мейоза, в результате чего расположенный на коротком плече Y-хромосомы ген определения пола (SRY) переносится на Х-хромосому. Поскольку у таких мужчин длинное плечо Y-хромосомы, на котором предположительно расположены гены сперматогенеза, у них наблюдается азооспермия.

При вторичном гипогонадизме как у мужчин, так и у женщин определять кариотип обычно имеет смысл только при множественных пороках развития или при подозрении на синдром Прадера — Вилли.

Тяжелая олигозооспермия или азооспермия

При тяжелой олигозооспермии или азооспермии также определяют кариотип: изредка при этом выявляются хромосомные аномалии, чаще всего транслокации. Причиной олигозооспермии или азооспермии они бывают редко, но если удается добиться зачатия, при хромосомных аномалиях есть риск самопроизвольного аборта и, что еще важнее, рождения ребенка с пороками развития. Изредка при тяжелой олигозооспермии у мужчин с нормально развитыми вторичными половыми признаками и нормальными уровнями гонадотропных гормонов обнаруживают кариотип 47,XXY.

Множественные пороки развития

При множественных пороках развития и умственной отсталости часто выявляются хромосомные аномалии, поэтому в таких случаях показано определение кариотипа. Помимо трисомий могут обнаруживаться частичные делеции в аутосомах (в том числе в длинном плече 18-й и 13-й хромосом).