2.2.4. Хромосомные аберрации и спонтанные аборты [413]

Частота пренатальной утраты зигот у человека. Около 15% всех беременностей у человека прерываются диагностируемыми спонтанными абортами, если аборт определять как прекращение беременности до 22-й недели (вес эмбриона 500 г и меньше). Однако доказано, что у человека, так же как и у других млекопитающих, теряется много больше зигот на самых ранних стадиях развития, и часто они имеют тяжелые пороки развития [316; 318; 413]. Согласно недавним оценкам, почти 50% всех зачатий не реализуется в пределах первых двух недель развития, до того, как беременность диагностируется [498]. У человека эта ранняя утрата зигот обычно не распознается. В прошлом в качестве причин большей части выкидышей указывались внешнесредовые факторы, такие, например, как хронический эндометрит, который может ухудшать нормальное питание зародыша. Однако высокая частота аномалий развития у абортусов связана скорее с дополнительными - эндогенными причинами. Когда выяснилось, что именно хромосомные аберрации у человека являются причиной синдромов с множественными пороками развития и сниженной жизнеспособностью, исследователи занялись анализом абортированных эмбрионов.

Частота хромосомных аберраций. Уже в 1961 г. были описаны два абортуса с триплоидией [335; 475], а в 1963 г. в первых двух сводках цитогенетических исследований абортов [316; 324] выявилась неожиданно высокая доля эмбрионов с хромосомными аномалиями. В последующие годы на эту тему было опубликовано много работ. В недавнем обзоре собраны данные о 3714 образцах из правильно подобранных групп, причем оказалось, что 1499 (40,4%) имеют хромосомные аберрации [413]. Между этими группами наблюдались значительные колебания в доле аномальных кариотипов, что связано, вероятно, с факторами отбора материала, такими, как материнский возраст, неудачная постановка культур клеток, срок беременности. Последний параметр является, по-видимому, наиболее важным. На рис. 2.77 данные представлены в соответствии со сроком беременности. Чаще всего выкидыши происходят в интервале между 8-й и 15-й неделями. Этот показатель снижается примерно до 5% в последнюю неделю беременности. Относительно низкая частота в первые недели беременности объясняется длительной задержкой аномального эмбриона в матке и тем, что такие ранние беременности часто не распознаются. Принимая 15% как частоту диагностируемых спонтанных абортов среди всех распознаваемых беременностей, антенатальная утрата зигот из-за хромосомных аберраций может быть оценена в 5-6%. Это почти в 10 раз больше, чем частота хромосомных аберраций среди живорожденных (около 0,5-0,6%; разд. 5.1.2.1). Кроме того, эти цифры не включают случаи утраты зигот перед имплантацией в матку. В настоящее время в опытах на животных четко доказано, что предимплантационные потери могут быть даже больше (разд. 5.2). Очевидно, частота спонтанных абортов на самом деле выше. Ясно также, что спонтанные аборты являются мощным средством ранней элиминации дефектных зигот.

Рис. 2.77. Частота хромосомных аномалий среди 1640 эмбрионов, спонтанно абортированных на разных сроках беременности. Показана также частота хромосомных аномалий среди 675 детей, умерших в перинатальном периоде, и среди 59749 новорожденных [413]

Типы хромосомных аберраций у абортированных плодов. С самого начала исследований спонтанных абортов стало ясно, что распределение типов хромосомных аномалий среди них отличается от того, которое наблюдается у новорожденных. Некоторые аберрации, например XO, встречаются как у новорожденных, так и среди абортусов. Другие, например триплоидии, почти всегда ведут к выкидышу и совместимы с рождением живого ребенка только в исключительных случаях (разд. 2.2.1). Третьи, такие, как трисомия 16, можно обнаружить исключительно у абортированных плодов. Более детальный анализ стал возможен с введением методов дифференциального окрашивания. Кризи и соавт. (1976) [329] опубликовали наиболее обширные данные.

В 15 больших больницах юго-восточной Англии в период с сентября 1971 г. по апрель 1974 г. был собран и изучен материал от 2607 спонтанных абортусов.

Плод или плодный мешок удалось обнаружить при 1767 одноплодных и при 36 близнецовых беременностях, в остальных 804 случаях не было найдено ни плода, ни оболочек. Культивировали клетки 1655 одноплодных образцов, остальные были непригодны из-за крайней мацерации или неправильной обработки до поступления в лабораторию. В 513 культурах не было роста, а в 201 пролиферация обнаружена, но пригодных для анализа метафаз не было. Таким образом, кариотип смогли проанализировать в 941 образце одноплодных спонтанных абортов. Это показывает, что даже в хорошо спланированном эксперименте много материала пропадает из-за непредвиденных технических причин и что искажения в оценке частоты хромосомных аномалий у абортусов неизбежны.

При изучении 941 одноплодного абортуса у 287 (30,5%) выявлены хромосомные аномалии. В табл. 2.11 приведены частоты основных типов трисомий. В половине случаев были обнаружены первичные аутосомные трисомий, около одной четверти абортусов оказались X-моносомиками и одна восьмая - полиплоидами. Остальные были в основном моносомны или несли транслокации. Из 149 первичных аутосомных трисомий или транслокаций 89 идентифицированы с помощью дифференциального окрашивания. Из них в 35 случаях обнаружена дополнительная хромосома 16. Дополнительные хромосомы 21 и 22 встречались примерно в 10% всех трисомий, в то время как добавочная хромосома 2 или хромосома 18 выявлены примерно в 5% каждая. Не обнаружена трисомия по хромосомам 1, 5, 6, 7, 11, 12, 17 или 19. Из 36 образцов близнецовых абортусов удалось кариотипировать по крайней мере одного близнеца в 26 случаях. Хромосомных аномалий обнаружено не было.

Таблица 2.11. Частота разных аутосомных трисомий в материале 183 спонтанных абортусов (%) [329]

Фенотипы абортусов. Имеются значительные различия в фенотипах между плодами с различными хромосомными наборами. Трисомия хромосом 2 и 3, например, не совместима с формированием эмбриона и приводит к образованию пустого зародышевого мешка. Трисомия 9 определяет, по-видимому, прекращение или искажение эмбрионального развития, что подтверждается редкими наблюдениями над выжившими, несмотря на тяжелые пороки развития, новорожденными (разд. 2.2.1). Эмбриональное развитие в целом, хотя и с нарушениями, совместимо, по-видимому, со всеми типами трисомии D. С другой стороны, трисомия 16 приводит к тяжелым и ранним нарушениям развития в большинстве случаев наблюдаются пустые зародышевые мешки и сильно дезорганизованные плоды. Наоборот, трисомия 8 вызывает намного меньше нарушений, что способствует относительно более частому выживанию в постнатальном периоде. Из двух типов трисомии по группе G с более благополучным развитием совместима трисомия 21 в отличие от трисомии 22. Тем не менее, исходя из собственных и литературных данных, авторы считают, что 60% всех зигот с трисомией 21 абортируются!

Очень широкая вариабельность фенотипического проявления обнаружена среди зигот XO, которые представляют наиболее частый кариотип среди всех исследованных абортусов. Наблюдается широкий спектр фенотипов - от внешне нормальных эмбрионов до пустых зародышевых мешков. Характерно наличие гигромы, то есть водяночного утолщения тканей, которое имеет место также и у живых новорожденных с кариотипом XO (разд. 2.2.3).

Триплоидия (12 случаев) была найдена у эмбрионов и плодов с различными пороками развития (разд. 2.2.1). В противоположность этому тетраплоидия почт и всегда ассоциировалась с неповрежденными пустыми зародышевыми мешками, два из них имели аномальную амниотическую полость. Следовательно, такое хромосомное нарушение несовместимо с развитием зародыша.

Еще в одном недавнем исследовании содержатся сведения о 3714 спонтанных абортусах [498]. Более половины аномальных кариотипов представлены трисомиями, около 20% - моносомиями, 18% полиплоидиями, 3% - структурными аномалиями, остальные прочими нарушениями. Были обнаружены, хотя и с различной частотой, все типы трисомии, за исключением трисомии 1. Эти частоты превышали ожидаемые, основанные на теоретических расчетах общей частоты численных аберраций (трисомии и моносомий вместе).

Если принять, что моносомии и трисомии всех аутосом возникают равновероятно, а ранняя элиминация абортусов происходит с неодинаковой частотой, то около 10-30% всех зигот человека должны нести хромосомные аномалии. В определенной степени эти соображения подтверждаются результатами исследования хромосом в сперматозоидах человека [431; 432]. Из 1000 хромосомных наборов сперматозоидов (33 нормальных мужчин) 8,5% содержали хромосомные аберрации, среди них 5,2% были анеуплоидными. Нуллисомные и дисомные сперматозоиды, которые могут формировать моносомные или трисомные зиготы, образуются примерно с одинаковой частотой, причем представлены все группы хромосом с небольшим избытком аномалий хромосом группы G. Для анеуплоидий, возникающих во время оогенеза, такие данные отсутствуют. Однако хорошо известно, что нерасхождение во время оогенеза обнаруживается много чаще (или более часто совместимо с возникновением оплодотворенных зигот), чем нерасхождение во время сперматогенеза (разд. 5.1.2).

С другой стороны, довольно мало оснований считать, что наблюдения над искусственно оплодотворенными in vitro ооцитами (²/₃ из них имеют хромосомные аномалии) могут отражать нормальную ситуацию [294].

Некоторые выводы. Данные исследований хромосом у абортусов позволяют сделать немало выводов. Вклад разных хромосом в распознаваемую утрату всех зигот неодинаковый. Неравномерность этого вклада становится особенно очевидной, когда сравнивают абсолютные и относительные частоты аутосомных трисомии. Это обстоятельство не обязательно указывает на различия в частоте нерасхождения в мейозе или во время ранних делений дробления. Однако наибольший риск нерасхождения имеется, по-видимому, для пяти акроцентрических пар D- и G-групп. Явные различия в частоте трисомий по остальным аутосомам могут быть объяснены различным временем гибели зигот. Например, если трисомия хромосомы 1 ведет к гибели зиготы до или во время образования морулы, все трисомий хромосомы 1 останутся нераспознанными. Фенотипическая вариабельность может быть широкой даже среди зигот с одной и той же хромосомной аномалией. Это особенно выражено при сравнении зигот с разными кариотипами. Некоторые, такие, как трисомия 21, совместимы с жизнью. Другие, например трисомия 16, несовместимы даже с ранними стадиями эмбрионального развития и, следовательно, полностью летальны. Сравнение анеуплоидных абортусов, а также тканевых культур от выживших носителей анеуплоидий на различных уровнях биохимического и морфологического анализа может стать важным инструментом изучения генетической регуляции процессов эмбрионального развития.

Этот вопрос будет снова обсуждаться в гл. 4, посвященной действию гена (разд. 4.7.4).