Показания к пренатальной диагностике с помощью генетического амниоцентеза - генетические заболевания (пренатальная диагностика)

Амниоцентез с соответствующим генетическим исследованием полученных с амниотической жидкостью клеток обеспечивает дородовую диагностику всех известных хромосомных болезней, многих моногенно наследуемых болезней и дефектов открытой нервной трубки. С помощью дополнительных диагностических методов, например фетоскопии и эхографии, удается еще более расширить возможности диагностики врожденной патологии. Так, например, эхография была успешно использована для пренатальной диагностики тяжелых врожденных аномалий (например, выраженная гидроцефалия, скелетные дисплазии). В настоящей главе невозможно подробно рассмотреть все заболевания, которые сегодня поддаются пренатальной диагностике, авторы останавливаются на основных состояниях, с которыми должен быть знаком практический врач.

Хромосомные аномалии

Хромосомные аномалии являются основной причиной пороков развития у человека. Нецелесообразно исследовать набор хромосом у каждого плода (хотя технически это возможно), поскольку для многих риск амниоцентеза превысит ценность потенциальной диагностической информации. В настоящее время показанием к пренатальной диагностике хромосомных болезней являются: зрелый возраст родителей, наличие у родителей сбалансированной транслокации, инверсии или других хромосомных аномалий, рождение предыдущего ребенка с хромосомной аномалией, в частности с аутосомной трисомией. Кратко обсуждаются и другие цитогенетические показания к пренатальной диагностике.

Зрелый возраст родителей. Наиболее распространенным показанием для генетического амниоцентеза является зрелый возраст матери. В нашем отделении около 85% амниоцентезов проводят по этим показаниям. Частота трисомии 21 составляет один на 800 живых новорожденных. А у женщин, которым к моменту родов 35 лет и более, вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна возрастает до 1:385. В возрасте 39 лет риск составляет 1 : 137, а 45 лет — 1:30 (табл.) .

Вероятность рождения жизнеспособного ребенка с синдромом Дауна или другой хромосомной аномалией в зависимости от возраста матери*

* Поскольку в некоторых возрастных категориях исследованы небольшие Группы, пределы 95 % достоверности довольно широкие.
**Для возраста 20—32 лет не включена вероятность синдрома 47, XXX (нет данных).
(Данные Hook и Chambers , Hook и Linsjo , Hook и соавт.)

Впрочем, трисомия 21 — не единственная хромосомная аномалия, вероятность которой увеличивается с возрастом матери. Частота трисомии 13, трисомии 18 и кариотипов 47, XXX и 47, XXY также возрастает. Таким образом, вероятность рождения ребенка с хромосомной аномалией в возрасте 35 лет составляет 1 : 204, в возрасте 39 лет— 1 : 82, а в возрасте 45 лет— 1 :20. Из приведенных данных ясно, что точно определить, что такое «зрелый возраст матери» с точки зрения вероятности хромосомных дефектов нельзя. В США всем женщинам 35 лет и старше (к моменту предполагаемых родов) проводят генетическую консультацию и сообщают о степени вероятности рождения ребенка с хромосомной аномалией и предлагают амниоцентез. Более того, по мнению авторов, следует идти навстречу и более молодым женщинам, если они желают провести пренатальную диагностику.

Зрелый возраст отца. Связь возраста отца с риском хромосомных аномалий не столь очевидна, как у матери. Исследованиями установлено, что вероятность рождения ребенка с трисомией 21 удваивается, когда отец достигает возраста приблизительно 55 лет. На основании данных по антенатальной диагностике в странах Европы Stene обнаружил связь возраста отца с вероятностью хромосомных аномалий при превышении отцом возраста 40 лет. Поэтому авторы в своей практике удваивают материнский риск рождения ребенка с аномалией если муж старше 40 лет. Например, если жене 35 лет, а мужу 55 лет, то риск рождения ребенка с синдромом Дауна составит у них 1: 190, а риск какой-либо хромосомной аномалии — 1 : 100.

Наличие хромосомной аномалии у старших детей в семье. Часто генетический амниоцентез рекомендуют семьям, в которых у старшего ребенка имеется хромосомная аномалия. Впрочем, риск рождения второго ребенка ссиндромом Дауна, (вероятно, не столь велик, как полагают. В частности, повышенный риск по сравнению с обычным для конкретного возраста имеет место лишь у женщин, родивших первого ребенка с синдромом Дауна до наступления 25 лет. Сведений о возрастании риска у женщин, родивших первого ребенка с другими хромосомными аномалиями, очень мало- создается впечатление, что в любом случае такое возрастание не превышает 1—2%. Тем не менее, несмотря на то, что данные литературы не подтверждают мнение о значительном возрастании риска аномалий, многие супруги, имеющие детей с хромосомной патологией, обращаются с просьбой провести генетический амниоцентез, чтобы развеять свои опасения.

Структурная перестройка хромосом у родителей. Важным показанием к проведению пренатальной диагностики является наличие у родителей сбалансированной транслокации или инверсии, (Транслокация — перемещение сегмента одной хромосомы в другую, негомологичную хромосому, инверсия — переворот сегмента хромосомы и соединение его конец в конец с нормальным остатком своей хромосомы). Например, у 2—3% индивидов с синдромом Дауна имеет место транслокация, обычно между хромосомами 14 и 21. Примерно 25% этих транслокаций — наследственные, остальные возникают заново (т. е. не обнаруживаются ни у одного из родителей). Точную характеристику хромосомной аберрации у родителей обычно устанавливают после рождения ребенка с аномалией. Если синдром Дауна у ребенка обусловлен заново возникшей транслокацией, то риск рождения второго ребенка с такой патологией в данной семье, вероятно, не превышает средний для этой возрастной группы. Напротив, если один из родителей является носителем транслокации, то эмпирическая оценка риска для следующего ребенка проводится на основании характера транслокации и пола ее носителя. Так, если мать является носителем 14/21 транслокации (наиболее распространенная форма), то риск составляет около 10%, если носитель — отец, то риск составляет только около 2% [18, 19]. Эмпирические данные значительно меньше теоретически расчетных (33%), вероятно, за счет естественного отбора, т. е. меньшей жизнеспособности половых клеток-носителей патологической хромосомы. Другие транслокации характеризуются и другой вероятностью рецидива. Например, в редком случае, когда один из родителей является носителем 21/21 транслокации, в результате беременности образуются нежизнеспособные моносомные зиготы, или зиготы с носительством синдрома Дауна. Таким образом, все дети родителя с 21/21 транслокацией будут страдать синдромом Дауна. И наконец, индивиды с инверсией хромосом также могут быть источником хромосомно несбалансированных гамет. Эмпирических данных по отдельным инверсиям нет, однако суммарные данные по всем инверсиям указывают на 5% вероятность рождения аномального потомства, причем риск, связанный с наличием аномалии у матери, выше, чем у отца. Консультирование в таких случаях обычно сложно и лучше, если его проведет опытный генетик.

Прочие показания. Семьи, в которых у женщин наблюдаются привычные выкидыши, необходимо обследовать цитогенетическй с целью выявления транслокаций, или инверсий, если они обнаруживаются, то в случае беременности матери следует провести амниоцентез. И наконец, пренатальная диагностика показана семьям, в которых у мертворожденных детей или при выкидыше у плода обнаружены хромосомные аномалии.

Моногенно наследуемые болезни

Болезни, вызываемые одиночным мутантным геном, независимо от типа наследования (доминантный, рецессивный, аутосомный, Х-сцепленный) встречаются редко, их вероятность не превышает приблизительно 1 :2000. В зависимости от нозологии и типа наследования риск заболевания у потомства колеблется от 25 до 50%. К сожалению, методы пренатальной диагностики разработаны только для небольшого числа из более чем 1200 моногенно наследуемых болезней.

Специфические ферментные дефекты установлены приблизительно для 150 из более чем 400 установленных клинически врожденных дефектов метаболизма. Большинство из этих заболеваний вызывается недостаточной активностью фермента, который в норме служит медиатором конкретного метаболического процесса. У детей, етрадающих этими заболеваниями, обычно наблюдается рвота, нарушение роста, непереносимость белков, гипо- или гипертензия, летаргия вплоть до комы и необычный запах пота. Обычно метаболические болезни приводят к тяжелым расстройствам и смерти в раннем детском возрасте. Для того чтобы поставить пренатальный диагноз патологии метаболизма, необходимо, чтобы данная энзиматическая или метаболическая реакция присутствовала в фибробластах амниотической жидкости на 4—6-м месяце развития плода. Врожденные дефекты метаболизма можно приблизительно разделить на 5 групп: 1) мукополисахаридозы, 2) муколипидозы и другие нарушения обмена углеводов, 3) липидозы, 4) нарушения метаболизма аминокислот и 5) смешанные биохимические нарушения. В табл. 2 указаны врожденные дефекты метаболизма, поддающиеся пренатальной диагностике. Этот список постоянно расширяется, поэтому отсутствие данных о конкретной патологии в таблице не означает, что ее в настоящий момент нельзя выявить внутриутробно.

Таблица 2. Врожденные (наследственные) метаболические болезни, доступные диагностике на 4—6-м месяце беременности

Прочие нарушения

Гиперорнитинемия (бороздчатая атрофия хориона
и сетчатки глаза) Гипервалинемия Изовалератацидемия
Болезнь кленового сиропа (тяжелый и перемежающийся типы)
Дефицит метилентетрагидрофолатредуктазы
Метилмалоновая ацидемия (витамин В12-чувствительный и В12-резистентныйтипы)
Дефицит пролидазы
Пропионовая ацидемия  (кетотическая гиперглицинемия) Сахаропинурия
Дефицит сульфитоксидазы Острая перемежающаяся порфирия
Дефицит аденолиядеаминазы Дефицит а-антитрипсинаХроническая гранулематозная болезнь Врожденная гиперплазия надпочечниковВрожденный нефротический синдром Кистозный фиброз Гипофосфатазия
Ихтиоз (Х-сцепленный тип) (дефицит стероидсульфатазы)Синдром Леша—Нихана Дефицит лизосомальной кислой фосфатазы Синдром Менке(синдром ломких волос) Оротовая ацидурия Пигментная ксеродерма

(Переработано по Burton В. disorders. Clin. Obstet. Nadler Н. L. - 24: 1041—54)
Antenatal   diagnosis   of   metabolic

В настоящее время установить, что в данной семье существует повышенный риск рождения ребенка с моногенно наследуемым заболеванием, можно только после рождения больного ребенка. Единственным важным исключением из этого правила является болезнь Тея — Сакса, причина которой заключается в недостатке фермента гексозаминидазы А. У больных детей с возраста 1 года наблюдается прогрессирующее психомоторное угнетение, приводящее к глухоте, слепоте, судорогам и децеребрации. Частота заболевания составляет 1:3600 среди евреев—ашкенази, у которых 1 из 30 является носителем этой патологии. Из-за высокой частоты этого дефекта всем семьям группы Ашкенази следует определять активность в плазме гексозаминидазы А. Если с помощью этого скрининг-теста выявляется носительство, то вероятность рождения ребенка с болезнью Тея — Сакса составляет 25%, поэтому в такой семье беременной женщине проводят антенатальное исследование активности гексозаминидазы А в культуре клеток амниотической жидкости. Технически сложно выявить носительство этой патологии на фоне беременности, поэтому необходимо, чтобы семьи проходили скринирующее обследование еще до зачатия. Впрочем, существуют методы скрининга во время беременности с использованием лейкоцитарных проб. Программы скрининга успешно проводятся среди некоторых групп населения США, они выявляют семьи носителей и предотвращают трагедию рождения неполноценного ребенка. Опыт с выявлением болезни Тея — Сакса может служить моделью для создания программ выявления носителей генов других врожденных дефектов метаболизма в заранее выявленных популяциях, подверженных высокому риску заболевания.

За небольшими исключениями (см. табл. 2), пренатальная диагностика большинства Х-сцепленных рецессивных болезней невозможна. Для этих заболеваний, не поддающихся специфической диагностике, можно предложить следующую тактику: всем семьям со случаями данной патологии рекомендуют пренатальное определение пола плода и прерывание беременности, если плод мужского пола, так как в этом случае вероятность патологии составляет 50%.

Пол плода следует определять на основании кариотипа культивированных (клеток амниотической жидкости, а не на основании наличия или отсутствия Х- или Y-хроматина в плодных клетках в интерфазе.
До настоящего времени генетический диагноз у человека при необходимости ставится косвенным путем. Установить наличие генных изменений можно только на основании вторичных признаков (например, патологические продукты или патологический фенотип), вызванных первичной мутацией. При некоторых моногенно наследуемых заболеваниях в последнее время используют рестрикционные эндонуклеазы — ферменты, которые узнают и вырезают из нити ДНК совершенно определенные короткие фрагменты нуклеотидов. Таким образом, фрагменты ДНК, извлеченные из клеток плода, можно анализировать на предмет выявления первичных аномалий или некоторых сопутствующих болезни маркеров (например, серповидно-клеточность, бета-талассемия, врожденная персистенция плодного гемоглобина). Вероятно, с открытием большего числа признаков-маркеров патологических генов удастся диагностировать пренатально большее число генетических болезней.
Дополнительные шедения по этому (вопросу содержатся в обзорной работе Kurnit и соавт.

Полигенно/многофакториально наследуемые болезни

Пока мы обсуждали лишь заболевания, вызванные хромосомными дефектами или мутацией одного единственного гена. Однако не каждая врожденная аномалия может быть объяснена этими причинными факторами, к тому же такое объяснение не пригодно для наследования нормальных анатомических и физиологических признаков, например роста. Вероятность рецидива многих анатомических аномалий указывает на их наследственный характер. Единственным объяснением дефекта, рецидивирующего у потомства с вероятностью 2—5%, является сочетанное влияние нескольких генов (полигенная этиология), или, возможно, взаимодействие генного дефекта с факторами окружающей среды (многофакторная этиология). Поскольку риск наследования этих болезней не очень большой, у большинства индивидов с этой патологией не удается выявить родственников с аналогичным заболеванием. Примерами патологии, наследуемой по полигенному/многофакториальному типу, являются расщелины неба, некоторые врожденные пороки сердца, стеноз привратника, конская стопа, дефекты развития нервной трубки.

Дефекты развития нервной трубки. В США ежегодно рождается приблизительно 6000 детей с дефектами развития нервной трубки  (анэнцефалия и spina bifida). Вероятность  рождения ребенка с этим дефектом составляет от 6—8 на 1000 в Сев. Ирландии до 1—2 на 1000 в США. Эмбриологически и генетически spina bifida и анэнцефалия взаимосвязаны, в их основе лежит нарушение закрытия нервной трубки. Другие аномалии нервной трубки включают эксэнцефалию и энцефалоцеле. Гидроцефалию в присутствии spina bifida следует рассматривать как вторичное проявление дефекта позвоночника- гидроцефалия в отсутствие spina bifida является нозологически отличным  заболеванием. Анэнцефалия несовместима с жизнью, зато индивиды со spina bifida жизнеспособны, у них часто имеет место гемипарез, недержание мочи, а иногда — гидроцефалия. Таким образом, прежде чем обещать родителям оценить риск рождения ребенка с патологией, врач должен точно диагностировать уже имеющиеся у предыдущего ребенка нарушения. Несмотря на то что большинство дефектов нервной трубки наследуются по полигенному/многофакториальному типу, некоторые из них могут быть вызваны одиночным мутантным геном (например, синдром Меккеля, срединное расщепление лица), аномалией хромосом (например трисомия 13, трисомия 18, триплоидия)  или тератогенами (например, аминоптерин, талидомид).

Первым диагностическим методом у беременных с риском рождения ребенка с дефектами нервной трубки является определение в амниотической жидкости концентрации альфа-фетопротеина (АФП). АФП — основной белок плазмы, плода во внутриутробном периоде, он близок к альбумину по размерам и аминокислотному составу молекул. Градиент концентрации АФП между плазмой плода и амниотической жидкостью составляет в норме около 100: 1. Если система кровообращения плода сообщается с амниотической полостью, как это происходит при дефектах нервной трубки, уровень АФП в амниотической жидкости повышен. Кроме дефектов нервной трубки, существуют другие заболевания плода, которые могут вызывать повышение уровня АФП в амниотической жидкости, например врожденный нефроз-, атрезия двенадцатиперстной кишки, гибель плода, расщепление желудка, омфалоцеле, шейные кисты, выраженный резус-конфликт и тератомы.

Оценивая результаты исследований по определению уровня АФП в амниотической жидкости, Milunsky подсчитал, что вероятность установления с помощью этого метода диагноза анэнцефалии составляет 98%, spina bifida — 85%. Приблизительно в 10% случаев spina bifida дефект закрыт кожей, при этом концентрация АФП в амниотической жидкости нормальная (ложноотрицательный результат). Встречаются и ложноположительные (повышение АФП) результаты анализа, хотя в лабораториях, имеющих большой опыт, его частота не превышает 0,1 %. Многие ложноположительные результаты можно объяснить примешиванием крови плода к амниотической жидкости. Так как концентрация АФП в крови в 100 раз больше, чем в амниотической жидкости, то даже небольшое количество крови может повысить уровень АФП в амниотической жидкости до патологических значений. В сомнительных случаях, когда амниотическая жидкость смешана с кровью плода, можно использовать метод определения в амниотической жидкости ацетилхолинэстеразы. И наконец, альтернативным методом пренатальной диагностики дефектов нервной трубки является эхография. С ее помощью удается абсолютно исключить анэнцефалию при сроке до 20 нед. беременности, а некоторые исследователи обнаруживали при ультразвуковом исследовании позвоночника плод и признаки его расщепления.

Только 10% дефектов нервной трубки встречаются в семьях, где у детей уже обнаружены эти дефекты. Поэтому желательно создание скрининг-метода, который бы позволил выявить в период беременности остальные 90%, особенно в популяции повышенного риска, например, в Великобритании. После того как было обнаружено, что вероятность дефектов нервной трубки можно установить на основании исследования плазмы крови матери, в Великобритании проведено кооперативное исследование [26]. Это исследование обнаружило, что при сроке 16—18 нед. беременности 88% плодов с анэнцефалией и 79% плодов со spina bifida, удается выявить на основании повышенного уровня АФП в плазме крови матери.

Однако основным затруднением при использовании уровня АФП в плазме матери е качестве скрининг-теста остается большое количество ложноположительных результатов анализа, которые обнаруживаются у 1,7—7,8% всех беременных. Наряду с дефектами нервной трубки у плода содержание АФП в крови матери может повышаться в следующих случаях- ошибка в оценке срока беременности, многоплодие, угрожающий выкидыш, гипоксия плода, резус-конфликт, внематочная беременность, преэклампсия и задержка развития плода. Количество амниоцентезов, при которых выявляется изолированный дефект нервной трубки, зависит от верхней границы нормы АФП, принятой в данной лаборатории, от разрешающей способности аналитического метода и, наконец, от распространенности дефекта в исследуемой популяции. В США 5—10% амниоцентезов проводят женщинам, у которых на основании повышенного уровня АФП в плазме заподозрено наличие дефекта нервной трубки у плода. Для решения вопроса о целесообразности проведения в США массового скрининга беременных с помощью определения содержания в плазме АФП необходимо обсудить имеющиеся в стране возможности анализа, достоинства и недостатки метода, возможность пренатальной диагностики и планового прерывания беременности у женщин, отобранных скрининг-методом. Оправдывает ли диагностическая ценность этого метода расходы на его массовое выполнение, еще остается вопросом.