Цитогенетика эмбрионального развития - часть 21

Цитогенетика эмбрионального развития человека

164

Обстоятельными  исследованиями,  выполненными  еще  в  60-х  го-

дах  XX  века,  твердо  установлено,  что  наиболее  высокие  показатели 

гетероплоидии зарегистрированы при кариотипировании спонтанных 

абортусов. В таком материале частота хромосомных аберраций может 

достигать и даже превышать 70

 

%. Так, согласно обобщенным данным, 

в материале зародышей, спонтанно абортированных до 10-й недели, 

частота хромосомных аберраций составляет 65–70

 

% [268], а до 12-й 

недели — 35–45

 

% [93, 282]. Подтверждением этому могут служить и 

собственные  данные.  При  анализе  88  случаев  неразвивающихся  (до 

11-й недели) беременностей нами выявлено 48 гетероплоидных карио-

типов (> 50

 

%), в том числе тройные и двойные трисомии и некоторые 

другие аномалии, которые у развивающихся эмбрионов практически 

не встречаются (табл. 5.2).

На  более  поздних  стадиях  эти  величины  снижаются.  Так,  между  

3–4-м  месяцами  беременности  аномалии  кариотипа  у  спонтанных 

абортусов составляют уже 15–20

 

% [627], а к 5-му месяцу — только 

3

 

% [268]. К моменту рождения общая частота спонтанных хромосом-

ных аномалий находится в пределах 0,5–0,9

 

% [514, 694].

Таким образом, подавляющее большинство зародышей с хромосом-

ными и геномными мутациями погибает до 20-й недели беременности 

[282,  694].  Эти  представления  легли  в  основу  расчетов  вероятности 

аномалий кариотипа в зависимости от срока развития плода [271, 749]. 

Результаты морфологического и цитогенетического анализа спонтан-

ных абортусов [91, 93] и данные экспериментальной цитогенетики [56] 

убеждают в том, что гибель плодов с несбалансированным кариотипом 

особенно высока во время нейруляции и начале активного органогене-

за, то есть до 12-й недели беременности. К концу первого триместра 

частота спонтанных хромосомных аберраций быстро снижается и да-

лее остается почти неизменной вплоть до рождения [887].

Следовательно, спонтанное прерывание беременности, особенно в 

ранние сроки, нередко обусловлено хромосомными аномалиями.

Значительно более низкая частота хромосомных аномалий (около 

2

 

%) зарегистрирована у медицинских абортусов [453]. Эту величину 

можно считать популяционной для зародышей человека в I тримест-

ре. По-видимому, она наиболее корректно отражает истинную частоту 

спонтанных хромосомных и геномных мутаций у человека на 10–12-й 

неделях  развития.  Предполагается,  однако,  что  для  всех  клинически 

165

Глава 5. 

Частота и спектр геномных и хромосомных мутаций

Кариотип

Число случаев

Норма

46,ХХ; 46,ХY

40

Трисомии (n  =  29)

47,XY, + 2

1

47,XX, + 6

1

47,XY, + 6

1

47,XX, + 7

1

47,XX,9ph, + 9

1

47,XX, + 11

1

47,XX, + 15

1

47,XY, + 15

1

47,XX, + 16

3

47,XY, + 16

5

47,XX + 18

1

47,XY, + 20

1

47,XX, + 21

3

47,XX, 9ph, + 21

1

47,XY, + 22

2

48,XY, + 3, + 21[4]/47,XY, + 3[7]

1

49,XX, + 7, + 15, + 16

1

48,XX, + 15, + 21

1

48,XY, + 21, + 22

1

48,XXY, + 7

1

Моносомии (n  =  6)

45,X 

6

Комбинированные 

случаи (n  =  2)

47,XX,i(18)(q10) + 8

47,XX, + 9[17]/47,XX, + der(9)[16]/46,XX[2]

1

1

Структурные 

аномалии (n  =  4)

47,XX, + mar

1

47,XY, + mar

1

47,XX + mar[5]/46,XX[28]

1

47,XX,i(7)(q10), + i(7)(p10)

1

Полиплоидия (n  =  7)

69,XXX

2

69,XXY

5

Всего

88

Таблица 5.2. Хромосомные аномалии при неразвивающейся беременности

Цитогенетика эмбрионального развития человека

166

установленных беременностей эта величина примерно вдвое выше — 

5

 

%  [449,  514].  Наконец,  особый  интерес  в  научном  и  практическом 

плане  представляют  данные  о  частоте  хромосомных  нарушений  у 

плодов, кариотипированных в связи с высоким риском хромосомных 

болезней,  то  есть  обследованных  цитогенетически  в  рамках  прена-

тальной диагностики. Интерес к этой группе связан с тем, что только 

благодаря возможностям пренатальной диагностики впервые удалось 

осуществить прижизненное кариотипирование плодов на разных сро-

ках беременности и, таким образом, получить более объективную ин-

формацию о влиянии хромосомного дисбаланса на процессы эмбри-

онального развития. Напомним, что при спонтанных абортах в руки 

исследователей нередко попадает плодный материал с далеко зашед-

шими признаками мацерации или полностью лишенный частей само-

го эмбриона (так называемые «пустые плодные мешки» — «blighted 

ova»), непригодный для детального патоморфологического анализа.

Наша  коллекция  насчитывает  свыше  7500  плодов,  кариотипиро-

ванных на разных сроках беременности в связи с пренатальной диа-

гностикой хромосомных болезней. В общей сложности выявлено 285 

плодов с хромосомной патологией (3,8

 

%): из них 109 в I триместре 

беременности (3,7

 

%), 168 — во II (3,6

 

%) и 8 — в III (9,5

 

%) (табл. 5.3). 

Из общего числа хромосомных аберраций примерно половина пред-

ставлена сбалансированными хромосомными наборами. У остальных 

обнаружены  различные  варианты  хромосомного  дисбаланса,  в  том 

числе мозаичные формы анеуплоидии, ограниченные плацентой.

Для более корректной оценки частоты спонтанных хромосомных 

аберраций мы не учитывали плоды, родители которых являлись гете-

розиготными носителями хромосомных аберраций, включая 9ph, или 

мозаичных кариотипов. Из анализа нами были исключены также все 

случаи, в которых наследственная природа аберрации была установ-

лена или предполагалась ее высокая вероятность. Кроме того, мы не 

учитывали  также  мозаичные  формы  гетероплоидии,  ограниченные 

плацентой.

Общая  частота  хромосомных  аномалий  в  наших  исследовани-

ях  (3,8

 

%)  в  целом  соответствует  опубликованной  другими  авторами 

(табл. 5.4). Отметим, что некоторая вариабельность данных, получен-

ных  в  различных  исследованиях,  обусловлена  как  разным  объемом 

выборок,  так  и  различиями  в  соотношении  женщин  групп  высокого 

167

Глава 5. 

Частота и спектр геномных и хромосомных мутаций

Тип хромосомной аномалии

Триместры беременности

Всего

I (N  =  2923) II (N  =  4572) III (N  =  84)

 N  =  7579

Структурные перестройки 

хромосом

2

2

–

4

Геномные мутации

107

166

8

281

Всего 

109 (3,7 %)

168 (3,6 %)

8 (9,5 %)

285 (3,8 %)

Таблица 5.3. Частота спонтанных хромосомных аномалий 

у плодов на разных постимплантационных стадиях развития человека

Ссылка

Частота, %

Триместр

Общая

I

II

III

[271]

4,2

–

–

–

[635]

1,8

–

–

–

[341]

4,6

–

–

–

[337]

2,2

1,5

–

–

[854]

4,2

–

–

–

[855]

–

2,9

–

–

[887]

5,3

6,6 

2,6

[345]

2,52

1,51

–

–

[285]

–

4,7

–

–

[17]

6,7

2,5

–

–

[13]

7,3

4,3

–

–

[376]

–

4,0

–

–

Собственные данные 

(1987–2004 гг.)

3,7

3,6

9,5

3,8

Таблица 5.4. Частота хромосомных аномалий у плодов на разных стадиях внутри-

утробного развития (по результатам пренатальной диагностики)

риска, направляемых на пренатальную диагностику. К вопросу о при-

чинах наблюдаемых различий по частоте хромосомной патологии при 

проведении пренатальной диагностики хромосомных болезней в раз-

ные сроки беременности мы вернемся в главе 9.

Таким образом, частота спонтанных хромосомных аномалий у че-

ловека существенно варьирует на разных стадиях онтогенеза. При этом 

частота  геномных  и  хромосомных  мутаций  во  многом  определяется 

спецификой исследуемого материала. Каждый из подходов, использу-

емых при  анализе  частот  и  спектров  мутаций  в  мужских и  женских 

Цитогенетика эмбрионального развития человека

168

гаметах, в бластомерах дробящихся зародышей, в материале спонтан-

ных выкидышей, медицинских абортов или нормально развивающихся 

плодов, предоставляет информацию, ограниченную как стадией разви-

тия, так и спецификой материала. Имеющиеся факты однозначно сви-

детельствуют  о  высокой  частоте  хромосомных  аномалий  у  человека 

во время гаметогенеза и раннего, доимплантационного развития, когда 

она достигает почти половины всех исследованных образцов. Массо-

вая гибель гетероплоидных зародышей человека, по всей вероятности, 

происходит в течение имплантации и раннего постимплантационного 

периода, которые совпадают по времени с процессами нейруляции, за-

кладки осевого комплекса органов и началом активного органогенеза. 

В дальнейшем за счет элиминации генетически несбалансированных 

зародышей отмечается снижение частоты хромосомной патологии, ко-

торая при рождении находится в пределах 0,5–0,75

 

%.

5.3. спектр спонтанных хромосомных

 аномалий на разных стадиях развития 

Наиболее обширный  спектр  хромосомных аберраций  выявлен  на 

ранних, доимплантационных стадиях развития. При цитогенетическом 

анализе дробящихся зародышей обнаружены практически все извест-

ные хромосомные аномалии, включая и такие, которые не встречают-

ся или крайне редки на постимплантационных стадиях эмбриогенеза 

(гаплоидия, тетраплоидия, различные типы моносомий). Это означает, 

что зародыши с такими нарушениями кариотипа нежизнеспособны и 

элиминируются во время или вскоре после имплантации.

Ранние работы по анализу спонтанных хромосомных аберраций у за-

родышей более поздних стадий развития, в частности, у абортированных 

плодов  проводились  с  применением  способов  хромосомного  анализа,  c 

помощью которых были диагностированы, в основном, численные анома-

лии кариотипа. Методы дифференциальной окраски, дающие более пол-

ное представление о кариотипе благодаря идентификации не только всех 

хромосом набора, но и большинства структурных перестроек, подтверди-

ли высокий уровень хромосомных и геномных мутаций у абортусов I и II 

триместров беременности [248]. Частоты и типы хромосомных аномалий, 

определенные  разными  группами  исследователей,  поразительно  совпа-

дают и свидетельствуют о специфике как в отношении типов хромосом-

ных аномалий, так и хромосом, принимающих в них участие [93, 117].  

169

Глава 5. 

Частота и спектр геномных и хромосомных мутаций

Результаты  кариотипирования  абортусов,  а  также  новорожденных  с  по-

роками  развития  позволяют  не  только  оценить  популяционные  частоты 

различных хромосомных аномалий, но и составить прогноз их развития в 

зависимости от типа патологии [514].

Подавляющее большинство исследований спонтанных выкидышей 

проведено на препаратах культивированных фибробластов кожи пло-

да, в меньшей степени — на культурах клеток хориона и плаценты, в то 

время как суждение о кариотипе новорожденных основано исключи-

тельно на анализе ФГА-стимулированных лимфоцитов периферичес-

кой крови. Это означает, что фактически о хромосомном наборе целого 

организма  в  этих  исследованиях  судили  по  кариотипу  клеток  одной 

ткани. Между тем, анеуплоидия может затрагивать только часть клеток 

или быть ограниченной только одной тканью (см. главу 7). Если для 

спонтанных абортусов, мертворожденных или даже для новорожден-

ных с пороками развития ошибочное заключение о карио типе не столь 

существенно, то послед ствия диагностических ошибок при кариоти-

пировании развивающегося плода могут быть весьма серьезными. В 

связи с этим, принципиально важным является вопрос о прогности-

ческой значимости для развивающегося плода его кариотипа, установ-

ленного по клеткам хориона/плаценты. Одним из подходов к оценке 

значимости  хромосомного  дисбаланса  для  прогноза  развития  плода, 

выявленного в цитотрофобласте, является сравнительный анализ час-

тоты и спектра хромосомных аберраций на разных стадиях развития.

В таблице 5.4 представлены обобщенные данные по частоте и спектру 

хромосомных аберраций на разных стадиях развития человека.

Проведенный  анализ  доказывает  неравнозначное  участие  разных 

хромосом  в  патологии  внутриутробного  развития  человека.  Как  уже 

упоминалось, большинство численных хромосомных аберраций, осо-

бенно аутосомные моносомии, несовместимы с нормальным внутри-

утробным развитием и приводят к гибели плода уже на ранних сроках 

беременности (до 10-й недели) [514]. Очевидно, именно поэтому нами 

обнаружен единственный случай полной формы моносомии 18 у плода 

7–8-й недели развития.

5.3.1. Трисомия аутосом

На постимплантационных стадиях не зарегистрировано ни одного 

плода с трисомией хромосом 1 или 19. Предполагается, что трисомия 

Цитогенетика эмбрионального развития человека

170

по этим хромосомам вообще не совместима с постимплантационным 

развитием  [514]  Однако  единичные  случаи  трисомии  1  обнаружены 

среди дробящихся зародышей, то есть их развитие возможно, по край-

ней  мере,  до  стадии  10  бластомеров  [650].  Один  случай  мозаичной 

трисомии 1 в клетках цитотрофобласта зарегистрирован и в наших ис-

следованиях. По-видимому, на более поздних стадиях такие зародыши 

либо погибают, либо происходит элиминация бластомеров с дисбалан-

сом этих хромосом.

Трисомия 2 (Тс2) описана лишь у спонтанных абортусов. При этом 

считается, что Тс2 характерна для клеток мезенхимной стромы ворсин 

хориона и выявляется лишь на препаратах культивированных клеток 

хориона  [449].  Однако  нами  выявлен  случай  Тс2  в  цитотрофобласте 

при развивающейся беременности (табл. 5.5), а в литературе описаны 

случаи пренатальной диагностики и живорождения детей с мозаичной 

формой Тс2 [264].

Тс3 — одна из наиболее частых трисомий, характерных для клеток 

цитотрофобласта (8 случаев в нашем исследовании), причем доля три-

сомных клеток может варьировать от единичных находок до полной 

формы [449].

По-видимому,  трисомии  хромосом  группы  В,  как  и  большинства 

хромосом группы С, также летальны и достаточно редки даже в клет-

ках  хориона.  В  наших  исследованиях  зарегистрирован  один  случай 

полной формы трисомии 4, ограниченной цитотрофобластом.

Особого внимания заслуживают хромосомы 7, 8 и 9, для которых 

отмечена несколько повышенная, по сравнению с остальными хромо-

сомами  группы  С,  частота  соответствующих  трисомий  в  материале 

спонтанных абортов. Случаи Тс7, Тс8 и Тс9, выявленные пренатально 

и у новорожденных, свидетельствуют о сублетальном эффекте избыт-

ка  генетического  материала  этих  хромосом.  Следовательно,  наличие 

даже  мозаичной  формы  этих  трисомий  в  клетках  хориона  требует 

исследования кариотипа плода. Известно, что Тс7 является одной из 

характерных  для  трофобласта  трисомий  (19  случаев  в  наших  иссле-

дованиях).  Между  тем,  мозаичные  формы  трисомии  7  описаны  и  в 

культурах  клеток  амниотической  жидкости,  а  также  в  фибробластах 

кожи у детей после рождения [483]. Поэтому мнение, что Тс7 всегда 

ограничена цитотрофобластом [452], требует корректировки. Ограни-

ченные плацентой полные формы трисомии по хромосомам группы С 

171

Глава 5. 

Частота и спектр геномных и хромосомных мутаций

Хро

мо

со

ма

Собственные данные

(результаты 

пренатальной 

диагностики) N  =  7579

Данные литературы [514]

Развив

а-

ющаяся  беремен

-

но

сть 

М

озаи

-

циз

м, огра

-

ниченный  плацент

ой 

Спонт

ан

-

ные абор

-

ты

М

ер

тв

о-

ро

жденные

Жив

оро

ж

-

денные

Прогноз  жизне

спо-

собно

сти

1

–

0,01

–

–

–

–

2

–

0,01

1,1

–

–

0

3

–

0,11

0,3

–

–

0

4

–

0,01

0,8

–

–

0

5

–

–

0,1

–

–

0

6

–

–

0,3

–

–

0

7

0,026

0,23

0,9

–

–

0

8

–

0,08

0,8

–

–

0

9

–

0,05

0,7

0,1

–

0

10

–

0,01

0,5

–

–

0

11

–

–

0,1

–

–

0

12

–

–

0,2

–

–

0

13

0,2

0,02

1,1

0,3

0,05

2,8

14

–

–

1,0

–

–

0

15

–

0,03

1,7

–

–

0

16

–

0,05

7,5

–

–

0

17

–

–

0,1

–

–

0

18

0,77

0,01

1,1

1,2

0,01

5,4

19

–

–

–

–

–

0

20

–

0,05

0,6

–

–

0

21

1,64

0,1

2,3

1,1

0,12

22,1

22

0,013

0,05

2,7

0,1

–

0

Мозаичные 

трисомии

0,05

–

1,1

0,5

0,02

9,0

Двойные 

трисомии

–

0,01

0,8

–

–

0

XXY

0,19

–

0,2

0,4

0,05

55,3

XXX

0,09

–

0,1

0,3

0,05

70,0

XYY

0,05

–

–

–

0,05

100,0

45,Х

0,43

0,4

8,6

0,25

< 0,01

0,3

Полиплоидия

0,25

0,01

9,8

0,6

–

0

Структурные

0,12

0,01

2,0

0,4

0,6

62,0

Таблица  5.5.  Частота  (%)  и  спектр  хромосомных  аномалий  на  разных  стадиях  

онтогенеза