Цитогенетика эмбрионального развития

Цитогенетика эмбрионального развития человека

236

Крайним вариантом ОРД является однородительская диплоидия,

т. е. утрата целого хромосомного набора отцовского или материнс-

кого происхождения. Андрогения (отсутствие материнского и удво-

енный отцовский хромосомный набор) возникает в результате оп-

лодотворения безъядерной яйцеклетки диплоидным спермием или

дупликации генома гаплоидного спермия после оплодотворения.

При андрогении собственно эмбрион и амнион не формируются,

однако отмечается активное разрастание ворсинок хориона, гипер-

плазия трофобласта c отеком стромы и отсутствием капилляров.

При дальнейшем развитии такого продукта зачатия, получившего

название «полный пузырный занос», его клетки зачастую озлока-

чествляются, давая начало быстро метастазирующей опухоли —

хорионэпителиоме.

Гиногения (удвоен материнский, отсутствует отцовский набор

хромосом) — продукт партеногенетического развития овулировавшей

неоплодотворенной яйцеклетки. Гиногения у человека ведет к дезор-

ганизации плодного яйца, хаотичному росту эмбриональных тканей,

образованию тератомы при недоразвитии или полном отсутствии обо-

лочек плода.

Таким образом, аномальная сегрегация хромосом при дроблении

зиготы и на более поздних стадиях эмбриогенеза приводит к моза-

ицизму. При этом мозаицизм независимо от происхождения может

быть ограниченным (в одной ткани) или истинным (во всех тканях).

Для объяснения механизмов возникновения мозаичных эмбрионов

и мозаицизма, ограниченного плацентой, предложено несколько ги-

потез. Однако до сих пор не установлены факторы, способствую-

щие нерасхождению хромосом при дроблении зиготы, а также не

определен вклад каждого из возможных механизмов в формирова-

ние мозаичных особей, не выяснены особенности их эмбриональ-

ного развития.

7.4. Проблемы пренатальной

диагностики мозаицизма

Современный уровень ультразвуковой техники позволяет полу-

чать материал плодного яйца с целью пренатальной диагностики на

любых сроках беременности (см. главу 9). В настоящее время рас-

пространенными являются трансабдоминальные способы получения

237

Глава 7.

Хромосомный мозаицизм

материала — аспирация ворсин хориона (плаценты), амниоцентез и

кордоцентез. Для цитогенетического анализа в I триместре беремен-

ности используют препараты из клеток ворсинчатого хориона, во II и

III триместрах материалом для исследования служат клетки плаценты,

амниотической жидкости и лимфоциты крови плода (см. главу 9).

Особенности происхождения анализируемого материала, а также

методы приготовления хромосомных препаратов имеют принципиаль-

ное значение для интерпретации результатов пренатальной диагнос-

тики. Напомним, что цитотрофобласт хориона, будучи производным

трофэктодермы, а также мезодермальная строма ворсин хориона/пла-

центы обособляются от внутренней клеточной массы на стадии блас-

тоцисты, т. е. имеют экстраэмбриональное происхождение (см. гла-

ву 1). Амнион, формирующийся из первичной эктодермы, а также

все эпителиальные клетки амниотической жидкости и лимфоциты

пуповинной крови являются эмбриональными структурами. Анализ

хромосом в амниоцитах и лимфоцитах плода возможен лишь после

культивирования клеток, тогда как митотически делящиеся клетки хо-

риона (плаценты) могут быть получены на «прямых» препаратах, либо

после культивирования. При этом «прямой» метод основан на анализе

спонтанно делящихся клеток Лангханса (цитотрофобласта), а источни-

ком делящихся клеток в культуре хориона являются мезенхимальные

клетки стромы ворсин.

Хромосомный мозаицизм, обнаруженный при анализе препаратов,

приготовленных любым из перечисленных методов, может оказаться

истинным или ограниченным клетками исследуемой ткани. Основ-

ной проблемой диагностики с использованием препаратов культиви-

рованных клеток является артефактный мозаицизм, т. е. мозаицизм,

не отражающий хромосомную конституцию плода. Вероятность диа-

гностических ошибок, вызванных контаминацией образца клетками

материнского происхождения и их способностью к клонообразова-

нию, составляет 0,16

% при культивировании клеток амниотической

жидкости и 0,4

% при культивировании клеток хориона [749]. Способ-

ность к митотическим делениям и темпы пролиферации клеток раз-

ного происхождения и с разным кариотипом в условиях in vitro могут

существенно варьировать [96]. Псевдомозаицизм, обусловленный осо-

бенностями роста клеток в культуре, возникает с частотой 0,6–1,0

Псевдомозаицизм может относиться к одному их следующих трех ти-

Цитогенетика эмбрионального развития человека

238

пов: а) часть колонии клеток имеет аномальный кариотип; б) одна и

та же хромосомная аномалия представлена во всех клетках одной ко-

лонии; в) клетки двух и более колоний в одном культуральном флако-

не имеют хромосомную аномалию [749]. Очевидно, что соотношения

диплоидных и анеуплоидных клеток в культурах могут значительно

отличаться от реально существующих in vivo. Поэтому нам представ-

ляется, что доля анеуплоидных клеток, определенная на «прямых» пре-

паратах, более объективно отражает частоту аномальной сегрегации

хромосом in vivo. Более того, на «прямых» препаратах из отдельных

ворсинок можно выяснить степень распространенности анеуплоид-

ной линии, т. е. определить, ограничена она клетками одной ворсины,

или представлена в разных ворсинах. При этом, однако, невозможно

определить жизнеспособность анеуплоидных клеток, а локализацию

анеуплоидных клеток в пределах всей плаценты можно установить

лишь при исследовании последа. В специальных исследованиях с ис-

пользованием метода FISH было доказано, что степень анеуплоидии

в разных участках плаценты может заметно различаться [308, 844]. При

анализе «прямых» хромосомных препаратов, а также полученных пос-

ле культивирования, мозаицизм может остаться нераспознанным, так

как аспирируется локальный участок хориона, который необязательно

содержит клетки обоих клонов. Следовательно, при диагностике с ис-

пользованием в качестве материала клеток плодных оболочек возмож-

ны как ложноположительные, так и ложноотрицательные результаты.

Как уже отмечалось, хромосомный мозаицизм, выявленный в тка-

нях плаценты, как правило, представляет собой ограниченный пла-

центарный мозаицизм, который лишь в 10

% случаев соответствует

истинному кариотипу эмбриона. Несоответствие между кариотипами

хориона и плода может быть заподозрено в случаях обнаружения ле-

тальных и сублетальных хромосомных аномалий в биоптатах хорио-

на или плаценты, полученных от плода без пороков развития. Веро-

ятность ошибочного диагноза при использовании биоптатов хориона

(плаценты) существенно снижается при сочетании «прямого» метода

с анализом культивированных клеток.

Однако во всех случаях мозаичного кариотипа в плаценте для ус-

тановления его типа необходим анализ хромосомного набора самого

плода, для чего производится цитогенетическое исследование лимфо-

цитов пуповинной крови, либо клеток амниотической жидкости. Та-

239

Глава 7.

Хромосомный мозаицизм

ким образом, окончательный диагноз ограниченного плацентарного

мозаицизма устанавливается только после получения информации о

кариотипе в клетках самого плода.

7.5. влияние плацентарного мозаицизма

на течение и исход беременности

Результаты большинства исследований дают основания предпо-

лагать, что ограниченный плацентарный мозаицизм может сопро-

вождаться внутриутробной задержкой развития плода (ВЗРП) и быть

причиной неблагоприятных исходов беременности. Высокий уровень

плацентарного мозаицизма наблюдается у спонтанных абортусов и

при неразвивающейся беременности [525]. Так, частота ограничен-

ного плацентарного мозаицизма в материале спонтанных выкидышей

может достигать 13

%, то есть почти в 6 раз превышать этот показатель

при прогрессирующей беременности [449]. По некоторым данным

[308], 1,9

% беременностей с ограниченным плацентарным мозаициз-

мом завершается спонтанным абортом до 28 недель. Общие потери

при беременностях, сопровождающихся плацентарным мозаицизмом,

составляют 16,7

% по сравнению с 2,3

% в популяции [525]. Отмечено,

что плацентарный мозаицизм обнаруживается при пренатальном ка-

риотипировании в группах высокого риска по рождению детей с хро-

мосомной патологией, преимущественно у беременных с привычным

невынашиванием в анамнезе [88].

Плацентарный мозаицизм выявляется примерно в 10

% беремен-

ностей, осложненных внутриутробной задержкой развития плода

[332]. При наличии ограниченного плацентой мозаицизма у 12,3

% но-

ворожденных отмечено снижение веса менее 10-го процентиля [308].

С другой стороны, у доношенных детей с ВЗРП плацентарный мозаи-

цизм идентифицируется в три раза чаще, чем у новорожденных, соот-

ветствующих сроку гестации [892]

Влияние хромосомного дисбаланса при плацентарном мозаицизме

на развитие плода объясняют либо прямым неблагоприятным действи-

ем аномальных клеточных клонов на формирование и функции пла-

центы, либо однородительской дисомией у плода [529].

Течение и исход беременности могут зависеть от уровня мозаициз-

ма в трофобласте, а также от локализации аномальных клеток в экс-

траэмбриональных тканях. Так, при низком уровне аномальных клеток

Цитогенетика эмбрионального развития человека

240

наличие нормальных клеточных линий в плаценте может «смягчить»

их патологические эффекты настолько, что мозаицизм не имеет кли-

нических проявлений [525]. Наоборот, в случаях мозаицизма хромо-

сом с достаточно высокой долей анеуплоидных клеток в плаценте,

как правило, наблюдаются осложнения беременности [789]. Однако,

если анеуплоидия в цитотрофобласте (тип 1 мозаицизма) в 22

% случа-

ев сопровождается спонтанными абортами, ВЗРП или антенатальной

гибелью плода, то при мозаицизме в экстраэмбриональной мезодерме

(тип 2) осложнения наблюдаются значительно реже [570]. Аномальные

исходы беременности, а также ВЗРП, коррелируют с мейотическим

происхождением плацентарной трисомии и типом 3 ограниченного

плацентарного мозаицизма [616], обусловленными по большей части

трисомией 16 [570].

По-видимому, в клинических проявлениях мозаицизма определен-

ную роль играет специфика вовлеченных в анеуплоидию хромосом.

Почти эксклюзивная связь трисомии 3 с цитотрофобластом и трисомии

2 с мезенхимой, обнаруживаемая как при прогрессирующей беремен-

ности, так и в материале спонтанных абортусов [449, 896], может ука-

зывать на тканеспецифичность анеуплоидии. В литературе описаны

единичные случаи наличия клеточных клонов с трисомией 3 в экстраэм-

бриональной мезодерме и клеток с трисомией 2 в цитотрофобласте, что

свидетельствует о несовместимости такого тканеспецифичного хромо-

сомного дисбаланса с эмбриональным развитием. Можно предполагать,

что именно эти хромосомы в большей степени, чем другие, вовлечены

в обеспечение процессов жизнедеятельности плаценты. Возможно, что

трисомия именно этих хромосом даже в условиях мозаицизма, ограни-

ченного клетками плаценты, приводит к существенным нарушениям

функций плаценты, что и является причиной спонтанных абортов.

Не исключено, что существенное влияние на течение беремен-

ности и состояние плода оказывает и родительская принадлежность

хромосом, принимающих участие в мозаицизме. В этой связи особого

внимания заслуживают случаи полного несоответствия (дискордантно-

сти) кариотипа соматических тканей плода кариотипу клеток плодных

оболочек. Как уже отмечалось, в хорионе и у плода возможны различ-

ные сочетания эуплоидных и анеуплоидных клонов. Сочетание дипло-

идии в хорионе с анеуплоидией у плода встречается крайне редко,

сопровождается серьезными осложнениями беременности и отмечено

241

Глава 7.

Хромосомный мозаицизм

при таких сублетальных анеуплоидиях как трисомии 13 и 18, а также

моносомия Х [533, 644]. В подавляющем большинстве случаев анеу-

плоидными остаются внезародышевые ткани. При этом ограниченный

плацентарный мозаицизм 3-го типа примерно в 30

% случаев должен

сопровождаться однородительской дисомией у плода [532, 570]. Счи-

тается, что частота однородительской дисомии у плода составляет

примерно 8/10 000 развивающихся беременностей [533].

Как правило, однородительская дисомия выявляется при обследова-

нии пациентов с наследственными болезнями, для которых установлен

эффект импринтинга, под которым понимают эпигенетические струк-

турно-функциональные изменения, которые происходят в родительских

хромосомах во время гаметогенеза и приводят к стойким различиям

в экспрессии гомологичных генов [19, 20] (см. также главу 10).

Список хромосом, по которым известны случаи однородительской

дисомии, достаточно велик, хотя в нем представлены не все хромосомы

набора — 25 из 47. При этом эффект импринтинга четко установлен

лишь для 5 пар хромосом (хромосомы 7, 10, 11, 14, 15), предполагается

для хромосом 2 и 16 [743] и его отсутствие при однородительской ди-

сомии показано для 14 других пар хромосом [566]. Наиболее изучен-

ными «болезнями импринтинга» являются синдромы Прадера–Вилли

[upd(15)mat] и Ангельмана [upd(15)pat], синдром Беквита–Видемана

[upd(11)pat] и синдром Сильвера–Рассела [upd(7)mat] [362]. Кроме

того, известны случаи диабета у новорожденных при upd(6)pat [788],

а также различное проявление upd(14) — при материнской дисомии

отмечается преждевременное половое созревание [605], тогда как при

отцовской — карликовость [786]. Описано также несколько случаев

upd(7)pat/mat у пациентов с муковисцидозом — одним из наиболее

распространенных моногенных заболеваний [566].

Таким образом, однородительская дисомия в постнатальном перио-

де может приводить к четко очерченным синдромам. Влияние одноро-

дительской гетеро- и изодисомии на плод и течение беременности пока

мало изучено. Последнее объясняется не только трудностями цитоге-

нетической диагностики плацентарного мозаицизма, но и нечеткими

критериями для оценки этого влияния.

Так, для одних и тех же хромосом, наряду с нейтральным воздей-

ствием дисомии, известны случаи внутриутробной гибели плода при

upd(4)mat [859], upd(14)mat [608] и upd(21)mat [767]. Показана корре-

Цитогенетика эмбрионального развития человека

242

ляция ВЗРП у плода с upd(2)mat [607], upd(16)mat [530] и upd(20)mat

[609]. Между тем, не выявлены значимые отклонения в развитии плода

при upd(15) [729], и обнаружены лишь незначительные лицевые диз-

морфии при upd(7) [606].

Оценивая влияние однородительской дисомии на эмбриональное

развитие человека, необходимо отметить, что в литературе отсутству-

ют сведения о случаях ОРД только в плаценте, а также ее наличии во

всех тканях плодного пузыря. Более того, независимо от природы хро-

мосомы и ее родительского происхождения, а также от типа дисомии

(изо- или гетеродисомия), во всех исследованных случаях ОРД у плода

сопровождалась наличием трисомных клонов в тканях плаценты. Это

обстоятельство не позволяет дискриминировать повреждающий эф-

фект собственно ОРД у плода от такового, обусловленного трисомией

в плаценте. Следовательно, рассматривать ОРД у плода как изолиро-

ванный фактор, неблагоприятно влияющий на развитие плода и тече-

ние беременности, по-видимому, преждевременно.

Нельзя не отметить также, что некоторые авторы [300] связыва-

ют плацентарный мозаицизм с повышенным риском внутриутробной

гибели плода и не обнаруживают его связи с ВЗРП и такими ослож-

нениями беременности как преэклампсия и преждевременные роды.

Наряду с этим, сообщается об отсутствии значимого возрастания пе-

ринатальных потерь [322], а также какой-либо связи между акушер-

скими осложнениями и плацентарным мозаицизмом, в частности, по

трисомии 8 [774], 12 [648] и половым хромосомам [896].

Следовательно, беременности с ограниченным плацентарным мозаи-

цизмом могут протекать без осложнений и завершаться рождением нор-

мальных жизнеспособных детей, не отличающихся по весу, гестационно-

му возрасту и оценке по шкале АПГАР от детей контрольной группы.

Таким образом, влияние плацентарного мозаицизма на течение и

исход беременности неоднозначно. Противоречивость литературных

данных относительно влияния мозаичной плаценты на развитие пло-

да отчасти объясняется различными клиническими критериями оцен-

ки состояния плода, а также гетерогенностью случаев мозаицизма.

Очевидно, однако, что ограниченный плацентой мозаицизм далеко не

единственная причина задержки развития плода и других осложнений

беременности, и риск неблагоприятных перинатальных исходов зави-

сит от многих факторов. Следует отметить, что в связи с проблемами

243

Глава 7.

Хромосомный мозаицизм

№

Пок

азания

для прена

та

льной диа

гно

стики

Срок, не

д.

Карио

тип

клет

ок х

ориона

Ре

зу

ль

та

ты

био

химиче

ск

ог

скрининга

Угроза прерыв

а-

ния

Ге

ст

оз

Ис

хо

беременно

сти

Срок ро

дов, не

д.

Нов

оро

жден

ный

Особ

енно

сти

плаценты

ФП, МоМ

ХГЧ, М

оМ

< 16, не

д.

> 16, не

д.

Ве

с, г

Ро

ст

см

Возраст

45,X [1]/46,XY[1

0,9

4,0

–

Преждевремен

ные ро

ды

2650

Про

межут

очные

не

зрелые в

ор

сины

Возраст

45,XY

, -14,-21,

+ t(14;21)

[3]/46,XY

[17]

0,9

–

Сро

чные ро

ды

3340

–

Возраст

48,XX,

+ 7,

+ 7[2]/46,XX [17]

1,5

0,9

–

Сро

чные ро

ды

3950

–

Возраст

47,XX,

+ 3[1]/46,XX [12]

0,9

0,5

–

Сро

чные ро

ды

2880

Диссоцииров

ан

но

е созрев

ание

Возраст

47,XX,

+ 8[1]/46,XX [5]

–

Не

фропа

тия I ст

Сро

чные ро

ды

4350

–

Возраст

47,XY

, +

7[1]/46,XY[21]

–

Поз

дний с

амо

произв

ольный

абор

–

Ро

ждение ре

бенк

с. Да

уна

в анамне

зе

48,XX,

+ 9,

+ 18[1]/

47,XX,

+ 9[3]/46,XX [21]

2,9

5,2

–

Отеки

Сро

чные ро

ды

2800

Про

межут

очные

не

зрелые в

ор

сины

Ро

ждение ре

бенк

с. Да

уна

в анамне

зе

47,XX,

+ 3[9]/46,XX [14]

0,8

1,0

–

Отеки

Сро

чные ро

ды

3560

Диссоцииров

ан

но

е созрев

ание

Био

химиче

с-

кие м

арк

еры

47,XY

, +

mar[2]/46,XY[1

0,9

2,8

–

Преждевремен

ные ро

ды

2770

Про

межут

очные

не

зрелые в

ор

сины

Био

химиче

с-

кие м

арк

еры

47,XY

, +

10[1]/46,XY

[27]

1,0

2,4

Не

фропа

тия II ст

Преждевремен

ные ро

ды

2400

Диссоцииров

ан

но

е созрев

ание

Ро

ждение ре

бенк

МВПР

в анамне

зе

47,XY

, +

7[1]/46,XY[31]

1,1

4,4

Не

фропа

тия I ст

Сро

чные ро

ды

3850

–

Та

бл

иц

а 7

. А

ку

ер

ск

ие о

сл

ож

не

ни

я б

ер

ем

ен

но

ст

и и е

е и

сх

од

ы п

ри п

ла

це

нт

ар

но

м м

оз

аи

ци

зм

е [

Цитогенетика эмбрионального развития - часть 30