Генетический фактор невынашивания беременности. Актуальность проблемы

Доброхотова Юлия Эдуардовна, д.м.н., профессор, заслуженный врач Российской Федерации, ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

ORCID: 0000-0002-7830-2290

Резюме. Бесплодие – это заболевание репродуктивной системы, характеризующееся отсутствием наступления клинической беременности после 12 и более месяцев регулярных незащищенных половых контактов. Для выявления причин и выбора тактики лечения бесплодия и невынашивания беременности парам назначается проведение цитогенетических и молекулярно-генетических исследований. Исследование кариотипа партнеров является важным аспектом в диагностике, поскольку причиной мужского или женского бесплодия могут быть хромосомные аномалии.

Бесплодие определяют как неспособность к зачатию в течение 12 месяцев регулярной половой жизни без использования контрацепции для женщин в возрасте до 35 лет или в течение шести месяцев для женщин старше 35 лет [1]. Бесплодие широко распространено во всем мире: по оценкам экспертов 1 из 4 пар бесплодны [2], и с годами эта тенденция растет [3]. В России частота бесплодия составляет от 17,2% до 24% [4]. К сожалению, женщины недостаточно информированы о снижении фертильности и откладывают деторождение до критического возраста, когда способность к зачатию значительно снижается [5].

У мужчин фертильность и объем эякулята также снижаются с возрастом, начиная с 35 лет [6]: уменьшается подвижность сперматозоидов, чаще встречается нарушение морфологии [7]. Экспериментальные данные демонстрируют, что от отцов в возрасте от 35 до 39 лет и старше рождается экспоненциально меньше детей по сравнению с более молодыми возрастными группами, даже с учетом возраста женщины [8].

Женщина рождается с примерно 1 миллионом яйцеклеток, и к периоду наступления менархе их количество сокращается до 300 000. В фертильном возрасте происходит потеря около тысячи яйцеклеток в месяц [9]. Шансы наступления и сохранения беременности определяются различными генетическими факторами, в том числе хромосомными аномалиями у матери и плода, которые повышают риск самопроизвольного аборта. Хромосомные аномалии плода как причина невынашивания беременности могут возникать спонтанно, а риск их возникновения повышается с увеличением возраста родителей. Кроме того, хромосомные аномалии могут передаваться по наследству, когда один из родителей является здоровым носителем сбалансированной хромосомной перестройки.

Рисунок 1. Взаимосвязь между снижением фертильности и возникновением хромосомных аномалий в зависимости от возраста женщины. Адаптировано из Cimadomo et al. (2018); doi: 10.3389/fendo.2018.00327

Возраст будущей матери является ключевым фактором, определяющим риск развития эмбриональных анеуплоидий (аутосомные трисомии – 52%, моносомии X – 19%, полиплоидии – 22%, другие формы – 7%), и, как следствие, невынашивания беременности (41-50% в первом триместре) [10], поэтому исследование кариотипа абортивного материала и родителей – один из первых шагов к генетическому консультированию [11].

Хромосомные аберрации, обнаруживаемые в кариотипах, подразделяются на две основные группы: первая группа включает структурные изменения хромосом, вторая – количественные хромосомные аномалии. Наиболее часто встречающимися структурными изменениями являются делеции, дупликации, инверсии и транслокации. В родительских хромосомах чаще встречаются сбалансированная транслокация, инверсия или дупликация в разных частях хромосом. Кроме того, партнеры с хромосомными аберрациями в кариотипе имеют более высокий риск повторных выкидышей, чем с нормальным кариотипом [12]. Сбалансированные транслокации возникают de novo во время оогенеза и сперматогенеза, не зависят от возраста родителей и могут в равной степени проявляться у обоих партнеров [13].

Хромосомные анеуплоидии и полиплоидии плода, как правило, вызваны нарушениями процесса эмбриогенеза. Определение цитогенетического статуса является важным фактором, определяющим жизнеспособность эмбриона. Большинство хромосомных аномалий, возникающих во время эмбриогенеза, приводят к невынашиванию беременности. Хотя хромосомный анализ плода не является рутинной практикой, определение кариотипа является важным этапом диагностики не только для ведения последующих беременностей у женщин с привычным невынашиванием, но и прогноза хромосомных аномалий будущего ребенка [14].

Среди различных методов диагностики хромосомных аномалий наиболее распространенными в клинической практике являются цитогенетическое кариотипирование и хромосомный микроматричный анализ, которые будут рассмотрены в настоящей работе.

Кариотипирование

Кариотипирование – это цитогенетический метод, основанный на визуализации хромосом человека посредством световой микроскопии и выявления аномалий в их количестве или структуре. Для получения препарата хромосом лимфоциты в течение 72 часов культивируют в среде с добавлением митогена – вещества, стимулирующего деление хромосом. После культивирования лимфоциты обрабатывают колхицином, который останавливает деление клеток на стадии метафазы. Далее готовят препараты хромосом на микроскопических стеклах и окрашивают красителем Гимзе для визуализации их структуры и морфологии и выявления неоднородных участков. После этого подсчитывают количество и анализируют строение каждой хромосомы [15]. На базе Лаборатории Гемотест используется мощная система исследования метафаз Metafer, осуществляющая поиск и съемку с высоким разрешением 100 метафаз с одного стекла не более чем за 5 минут, что позволяет получить результаты исследования в самые короткие сроки. Полученные изображения сохраняют в единую базу. Metafer обеспечивает идеальные условия для автоматического и полуавтоматического анализа аберраций в хромосомах и способствует объективной и быстрой диагностике генетических повреждений в клетках.

Наряду с преимуществами у метода кариотипирования имеется ряд недостатков. Во-первых, относительно низкое разрешение микроскопов позволяет обнаружить только крупные хромосомные аномалии, такие как анеуплоидии, робертсоновские и сбалансированные транслокации и инверсии [16]. Во-вторых, цитогенетический анализ проводится в культурах живых клеток [17].

Хромосомный микроматричный анализ

Хромосомный микроматричный анализ (ХМА) – технология молекулярно-генетического исследования, который позволяет с высокой точностью определять количество и характер структурных аномалий хромосомного дисбаланса и выявлять хромосомные нарушения длиной от 50 до 100 тысяч пар нуклеотидов, такие как микроделеции и микродупликации, что в 10 раз превышает разрешение кариотипирования [18]. Таким образом, преимущества ХМА заключаются в высоком разрешении, коротком цикле исследования, более объективных результатах и исключении необходимости культивирования клеток.

Преимуществом использования ХMA по сравнению с классическими цитогенетическими методами диагностики хромосомных аномалий является способность метода обнаруживать и с высокой точностью определять хромосомный дисбаланс. Это важно не только для субмикроскопических аномалий, но и для видимых аберраций неясного происхождения, например, при наличии маркерных хромосом и несбалансированных перестроек. Для этого в Лаборатории Гемотест используются ДНК-микрочипы и зарегистрированный в России анализатор «Геноскан 3000».

Несмотря на ряд преимуществ, данный метод имеет и свои недостатки. Так, при ХMA ДНК пациента анализируются относительно нормы, позволяя выявить дисбаланс только по сравнению с контролем, в то время как сбалансированные перестройки остаются невыявленными. Наличие сбалансированной перестройки у одного из партнеров не имеет клинического значения, однако служит предиктором увеличения риска невынашивания для последующих беременностей, если один из родителей является носителем.

Клиническое наблюдение

Семья обратилась по поводу привычного невынашивания беременности. В анамнезе – 3 случая замершей беременности в первом триместре. При сборе семейных данных стало известно, что у матери обследуемой женщины в анамнезе также были случаи самопроизвольного прерывания беременности. При исследовании кариотипа в Лаборатории Гемотест у женщины выявлена сбалансированная транслокация 16 и 19 хромосомы, унаследованная от матери, которая может приводить к формированию хромосомной патологии плода. Учитывая возраст женщины (35 лет), анамнез и высокий риск повторных самопроизвольных абортов, супружеской паре было рекомендовано экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) с предимплантационной генетической диагностикой хромосомной патологии эмбриона перед его переносом. Были отобраны эмбрионы без хромосомной патологии, перенос эмбрионов в полость матки прошел успешно. Беременность завершилась рождением здоровой двойни.

Рисунок 2. Кариотип пациентки N — 46,ХХ,t(16;19)(p13.3;q12)

Обсуждение и выводы

При генетическом консультировании супружеской пары с бесплодием и привычным невынашиванием беременности перед проведением цитогенетических или других необходимых молекулярных исследований анамнез является важным фактором не только при оценке количества прошлых выкидышей, врожденных дефектов или наследственных заболеваний, но и других потенциальных факторов риска, таких как пожилой возраст, избыточный вес и вредные привычки (преимущественно курение и употребление алкоголя).

Важной частью генетической консультации является проведение кариотипирования у пар с бесплодием и привычным невынашиванием беременности, поскольку в зависимости от результата исследования можно прогнозировать дальнейшее ведение этих пациентов. По литературным данным, если один из партнеров является носителем сбалансированной транслокации, примерно 2/3 пар удается зачать ребенка [19].

В зависимости от локализации хромосомной аберрации можно оценить вероятность рождения ребенка с генетическим синдромом. Наиболее частым случаем является носительство сбалансированной транслокации по 21 хромосоме, которая передается ребенку и вызывает синдром Дауна (трисомия по 21 хромосоме). По данным литературы, если носитель хромосомной аномалии – женщина, вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна составляет около 10%, а в случае мужчины-носителя – 0,5% [20]. В таких случаях пациенткам следует рекомендовать проходить пренатальную диагностику при последующих беременностях.

Список литературы

1. Zegers-Hochschild F, Adamson GD, de Mouzon J, Ishihara O, Mansour R, Nygren K, Sullivan E, Vanderpoel S; International Committee for Monitoring Assisted Reproductive Technology; World Health Organization. International Committee for Monitoring Assisted Reproductive Technology (ICMART) and the World Health Organization (WHO) revised glossary of ART terminology, 2009. Fertil Steril. 2009 Nov;92(5):1520-4. doi: 10.1016/j.fertnstert.2009.09.009
2. Mascarenhas MN, Flaxman SR, Boerma T, Vanderpoel S, Stevens GA. National, regional, and global trends in infertility prevalence since 1990: a systematic analysis of 277 health surveys. PLoS Med. 2012;9(12):e1001356. doi: 10.1371/journal.pmed.1001356.
3. Soini S, Ibarreta D, Anastasiadou V, Ayme S, Braga S, Cornel M, et al. The interface between assisted reproductive technologies and genetics: technical, social, ethical and legal issues. Eur J Hum Genet: EJHG. 2006;14(5):588–645. doi: 10.1038/sj.ejhg.5201598
4. Женское бесплодие. Клинические рекомендации РФ. Российское общество акушеров-гинекологов. 2021
5. Garcia D, Brazal S, Rodriguez A, Prat A, Vassena R. Knowledge of age-related fertility decline in women: a systematic review. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2018;230:109–118. doi: 10.1016/j.ejogrb.2018.09.030
6. Dunson DB, Baird DD, Colombo B. Increased infertility with age in men and women. Obstet Gynecol. 2004;103:51–56. doi: 10.1097/01.AOG.0000100153.24061.45
7. Stewart AF, Kim ED. Fertility concerns for the aging male. Urology. 2011;78:496–499. doi: 10.1016/j.urology.2011.06.010.
8. Matorras R, Matorras F, Exposito A, Martinez L, Crisol L. Decline in human fertility rates with male age: a consequence of a decrease in male fecundity with aging? Gynecol Obstet Invest. 2011;71:229–235. doi: 10.1159/000319236
9. Kimberly L, Case A, Cheung AP, Sierra S, AlAsiri S, Carranza-Mamane B, Case A, Dwyer C, Graham J, Havelock J. et al.Advanced reproductive age and fertility: No. 269, November 2011. Int J Gynaecol Obstet. 2012;117:95–102. doi: 10.1016/j.ijgo.2011.11.002.
10. Выкидыш (самопроизвольный аборт). Клинические рекомендации Минздрава РФ. Российское общество акушеров-гинекологов 2021
11. Gonzales PR, Carroll AJ, Korf BR. Overview of Clinical Cytogenetics. Curr Protoc Hum Genet. 2016 Apr 1;89:8.1.1-8.1.13. doi: 10.1002/0471142905.hg0801s89. PMID: 27037488
12. Van den Boogaard E., Hermens R.P.M.G., Verhoeve H.R., Kremer J.A.M., van der Veen F., Knegt A.C., Goddijn M. Selective karyotyping in recurrent miscarriage: Are recommended guidelines adopted in daily clinical practice? Hum. Reprod. 2011;26:1–6. doi: 10.1093/humrep/der179
13. Capalbo A, Rienzi L, Ubaldi FM. Diagnosis and clinical management of duplications and deletions. Fertil Steril (2017) 107:12–8.10.1016/j.fertnstert.2016.11.002
14. Ozawa N, Ogawa K, Sasaki A, Mitsui M, Wada S, Sago H. Maternal age, history of miscarriage, and embryonic/fetal size are associated with cytogenetic results of spontaneous early miscarriages. J Assist Reprod Genet. 2019 Apr;36(4):749-757. doi: 10.1007/s10815-019-01415-y
15. Pelzman DL, Hwang K. Genetic testing for men with infertility: techniques and indications. Transl Androl Urol. 2021 Mar;10(3):1354-1364. doi: 10.21037/tau-19-725
16. Van Assche E, Bonduelle M, Tournaye H, et al. Cytogenetics of infertile men. Hum Reprod 1996;11 Suppl 4:1-24; discussion 25-6. 10.1093/humrep/11.suppl_4.1
17. Lee JM, Shin SY, Kim GW, Kim WJ, Wie JH, Hong S, Kang D, Choi H, Yim J, Kim Y, Kim M, Park IY. Optimizing the Diagnostic Strategy to Identify Genetic Abnormalities in Miscarriage. Mol Diagn Ther. 2021 May;25(3):351-359. doi: 10.1007/s40291-021-00523-9
18. Pauta M, Grande M, Rodriguez-Revenga L, Kolomietz E, Borrell A. Added value of chromosomal microarray analysis over karyotyping in early pregnancy loss: systematic review and meta-analysis. Ultrasound Obstet Gynecol 2018;51:453–62
19. Stephenson M.D., Sierra S. Reproductive outcomes in recurrent pregnancy loss associated with a parental carrier of a structural chromosome rearrangement. Hum. Reprod. 2006;21:1076–1082. doi: 10.1093/humrep/dei417
20. Scriven P.N., Flinter F.A., Braude P.R., Ogilvie C.M. Robertsonian translocations–reproductive risks and indications for preimplantation genetic diagnosis. Hum. Reprod. 2001;16:2267–2273. doi: 10.1093/humrep/16.11.2267. 35