CERCETARE CLINICĂ

Cauzele genetice ale avortului spontan precoce

 Genetic causes of precocious spontaneous abortion

Danai Stambouli, Mirel Becleanu, Luiza Dimoş, Anca Pavel, Andreea Tutulan-Cuniţă

First published: 26 martie 2018

Editorial Group: MEDICHUB MEDIA

DOI: 10.26416/MED.121.1.2018.1522

Abstract

Miscarriage is the most frequent complication of the pregnancy, with 10-15% of intrauterine pregnancies being lost before the fetus had reached viability. Genetic factors play a major role in its etiology, different mechanisms accounting for the death of the conceptus at different gestational stages. Aneuploidies represent the majority of the genetic defects found in abortuses; among these, trisomy 16, monosomy X, and triploidy/polyploidy are the most frequent. Microarray technology detects an additional 5% of chromosome aberrations in comparison to the conventional karyotype. Using microarray and karyotyping to analyze the conceptus provides more information and facilitates the risk assessment to guide the next pregnancies. Parents carriers of balanced chromosomal aberrations are predisposed to recurrent abortions more than those with normal karyotypes. The management of pregnancy and reproduction of couples with fertility problems must include the investigation of genetic constitution of the conceptus.

Keywords
miscarriage, chromosome, aneuploidy, conventional karyotype, microarray

Rezumat

Avortul spontan este cea mai frecventă complicaţie a sarcinii, 10-15% din sarcinile intrauterine pierzându-se înainte ca fetusul să devină viabil. Factorii genetici joacă un rol major în etiologia avortului, acţionând prin mecanisme diferite în perioade gestaţionale diferite. Aberaţiile cromozomiale numerice reprezintă majoritatea anomaliilor genetice identificate la produşii de concepţie avortaţi, între acestea, cele mai frecvente fiind trisomia 16, monosomia X şi triploidia/poliploidia. Tehnologia microarray detectează cu 5% mai multe aberaţii cromozomiale decât cariotipul clasic. Folosirea acestei tehnologii, alături de cariotip, pentru analiza genetică a produsului de concepţie, oferă informaţii comprehensive şi facilitează evaluarea riscului, esenţială pentru managementul sarcinilor viitoare. Părinţii purtători ai unei anomalii cromozomiale echilibrate sunt predispuşi la avorturi recurente într-o măsură mai mare decât cei având cariotip normal. Managementul sarcinii, ca şi în managementul reproductiv al cuplurilor cu probleme de fertilitate, trebuie să includă investigaţia constituţiei genetice a produsului de concepţie.

Introducere

Avortul sau pierderea spontană este cea mai frecventă complicaţie a sarcinii. Aproximativ 10-15% din sarcinile intrauterine recunoscute clinic se termină printr-un avort spontan înainte ca fetusul să fi atins stadiul de viabilitate. În jur de un sfert dintre femei suferă cel puţin o pierdere de sarcină pe parcursul vieţii. Deşi majoritatea avorturilor sunt sporadice, 5% dintre toate cuplurile suferă avorturi recurente – cel puţin trei pierderi consecutive ale sarcinii – ceea ce reprezintă o problemă clinică dificilă. Au fost descrişi factori etiologici multipli atât pentru anomaliile sporadice, cât şi pentru cele recurente, între care se numără: anomalii cromozomiale, boli monogenice, factori imunologici, factori endocrini, infecţii ale tractului reproductiv, boli sistemice materne, anticorpi antifosfolipidici, anomalii uterine. În acest articol vom discuta anomaliile genetice care pot contribui la această problemă clinică.

Studii citogenetice

Primele studii citogenetice secvenţiale ale produsului de concepţie avortat au fost efectuate la începutul anilor ,60; de atunci, în literatura de specialitate au apărut numeroase rapoarte ce includ analiza cromozomială prin cariotip convenţional. Încă de la început, studiile au evidenţiat o rată ridicată de cariotipuri fetale anormale la produşii de concepţie avortaţi, cariotipuri caracterizate în principal prin numere anormale de cromozomi. De asemenea, s-a observat o corelaţie a anomaliilor cromozomiale cu vârsta gestaţională a fătului la expulzare, incidenţa acestora scăzând odată cu creşterea vârstei gestaţionale.

Studii bazate pe culturi celulare din avorturile timpurii (<12 săptămâni de gestaţie) au estimat frecvenţa cariotipurilor anormale la aproximativ 50%, în timp ce în cazul avorturilor spontane ce au loc mai târziu în sarcină, incluzând şi copiii morţi la naştere, această cifră scade la 5%. În 2001, prin aplicarea unei tehnici citogenetice moleculare avansate, hibridizarea comparativă genomică (CGH) – tehnică ce utilizează direct ADN-ul fetal, depăşind astfel complicaţiile şi dificultăţile de cultivare a celulelor fetale –, Fritz şi colab. au raportat o rată de aneuploidie chiar mai mare în avorturile timpurii, de aproape 70%.

Un studiu de interes a fost prezentat în 2005 de către Benkhalifa şi colab., care, folosind tehnologia hibridizării comparative genomice bazate pe microarray (array-CGH) pentru analiza constituţiei genomice, au evaluat rata anomaliilor şi a dezechilibrelor genomice pentru fiecare perioadă de gestaţie separat. În prima perioadă, preembrionară, care durează până la 5 săptămâni, au fost descoperite dezechilibre cromozomiale în 90% din cazurile de pierdere spontană a sarcinii, proporţia scăzând la 50% la 8-11 săptămâni de gestaţie, la 30% la 16-19 săptămâni şi la doar 6% la sarcinile de peste 20 de săptămâni şi la nou-născuţii morţi. Această lucrare subliniază faptul că pierderea sarcinii este produsă prin mecanisme etiologice diferite în perioade diferite ale gestaţiei, ţinând cont că ratele de pierderi preembrionare sau embrionare sunt mult mai mari şi mai frecvent asociate cu probleme genetice, comparativ cu pierderea târzie a sarcinii sau moartea fetală.

Anomalii cromozomiale numerice.

Figura 1. Cariotipuri prenatale cu: a. trisomie 16; b. monosomie X; c. triploidie; d. trisomie 7
Figura 1. Cariotipuri prenatale cu: a. trisomie 16; b. monosomie X; c. triploidie; d. trisomie 7


Se estimează că aproximativ 10% din toate sarcinile clinice sunt pierdute în cursul trimestrului întâi şi la începutul celui de-al doilea şi că mai puţin de 3% se pierd mai târziu în timpul gestaţiei. Toate studiile au arătat că majoritatea (85%) anomaliilor cromozomiale sunt reprezentate de cele cu număr anormal de cromozomi – aneuploide –, doar o minoritate constând din cele cu anomalii structurale cromozomiale (6%) sau mozaicism cromozomial (8%). Trisomiile alcătuiesc 60% dintre toate anomaliile citogenetice identificate la avorturile spontane. Cele mai frecvente anomalii numerice care s-au regăsit în cariotipurile anormale ale tuturor produşilor de concepţie sunt trisomia 16, monosomia X şi triploidia/poliploidia, care reprezintă 20%, 15% şi, respectiv, 1%. Toate celelalte tipuri de trisomii autozomale, cu excepţia cromozomului 1, sunt, de asemenea, observate cu rate diferite de incidenţă în cariotipurile din avorturile timpurii (<12 săptămâni). Trisomiile autozomale produc efecte fenotipice şi complicaţii de dezvoltare mai severe decât cromozomii de sex, ceea ce explică faptul că, în afara cromozomilor 21, 18 şi 13, toate celelalte trisomii autozomale sunt incompatibile cu viaţa şi sunt avortate precoce în sarcină, înaintea celui de-al doilea trimestru (figura 1). În timpul celui de-al doilea trimestru de sarcină, o treime dintre fetuşii malformaţi au anomalii cromozomiale, iar dintre aceştia, aproximativ jumătate au trisomii 21, 18 şi 13, care le domină pe cele letale. În al treilea trimestru, o parte din sarcinile care se finalizează cu nou-născuţi morţi sau moarte perinatală se datorează anomaliilor cromozomiale cu aneuploidie totală sau parţială, cum ar fi trisomia 18. Din cele de mai sus se poate concluziona că de la concepţie până la naştere există o selecţie naturală foarte eficientă împotriva anomaliilor genetice, astfel încât doar unu din 250 de copii născuţi vii are un cariotip dezechilibrat (figura 2).
 

Figura 2. Frecvenţa anomaliilor cromozomiale în gametogeneză şi în timpul sarcinii demonstrează eficacitatea selecţiei naturale împotriva stărilor aneuploide (după Mc Kinlay Gardner şi Sutherland, 2004)
Figura 2. Frecvenţa anomaliilor cromozomiale în gametogeneză şi în timpul sarcinii demonstrează eficacitatea selecţiei naturale împotriva stărilor aneuploide (după Mc Kinlay Gardner şi Sutherland, 2004)


În ceea ce priveşte mecanismul de producere, aneuploidia embrionară are loc randomizat şi îşi are originea în erori meiotice în timpul gametogenezei, respectiv al dezvoltării embrionilor. În majoritatea cazurilor, cariotipurile părinţilor sunt normale. Vârsta maternă este asociată cu aneuploidia fetală, frecvenţa aneuploidiilor în pierderile de sarcină crescând semnificativ la femeile cu vârsta de peste 35 de ani. Acest „efect de vârstă maternă” este rezultatul pierderii coeziunii cromatidelor-surori într-o manieră dependentă de vârstă.

Anomalii cromozomiale structurale

În 6% din pierderile de sarcină este observat un cariotip anormal cu aberaţii cromozomiale structurale. Aceste anomalii sunt, de obicei, moştenite de la un părinte purtător al unui rearanjament cromozomial echilibrat (figura 3). Părintele purtător este normal fenotipic, dar prezintă un risc mai mare de a produce gameţi dezechilibraţi, care provoacă avort spontan, naşterea fetusului mort, naşterea unui copil malformat sau alte urmări nefavorabile. Cuplurile care se confruntă cu pierderea repetată a sarcinii trebuie să ia în considerare efectuarea analizei cariotipului.
 

Figura 3. Cariotipul unui părinte purtător al unei translocaţii echilibrate 46,XY,t(4;5) (a) şi cariotipul fetal neechilibrat 46,XX,der(5)t(4;5) (b)
Figura 3. Cariotipul unui părinte purtător al unei translocaţii echilibrate 46,XY,t(4;5) (a) şi cariotipul fetal neechilibrat 46,XX,der(5)t(4;5) (b)

Anomalii genetice submicroscopice

Anomaliile genetice submicroscopice reprezintă un alt tip de dezechilibre cromozomiale, asociate cu o parte a avorturilor spontane. Introducerea tehnicilor moleculare bazate pe microarray, cum ar fi array-CGH şi SNP-array (tehnologie microarray bazată pe polimorfismele de nucleotidă unică), a iniţiat o nouă eră a analizei cromozomiale moleculare cu o rezoluţie mai mare decât cea a cariotipului clasic (25-85 pb versus 5 Mb). Aceste tehnologii analizează întregul genom şi permit detecţia modificărilor cromozomiale submicroscopice, cum ar fi microdeleţiile şi microduplicaţiile, definite, de asemenea, şi ca variante sau variaţii ale numărului de copii ADN (CNV); aceste anomalii nu sunt vizibile în cariotipul convenţional (figura 4). Studii combinate pe un total de 362 de avorturi au evidenţiat prezenţa unor CNV patogene în 5% din cazuri, crescând astfel şi mai mult incidenţa anomaliilor cromozomiale. Aceste tehnici cu acoperire genomică sunt utilizate în prezent pe scară largă de către majoritatea laboratoarelor de diagnostic genetic pentru identificarea dezechilibrelor care nu sunt vizibile la nivelul cariotipului convenţional.
 

Figura 4. Fetus cu cariotip molecular (SNP array) cu microdeleţie patogenă pe cromozomul 19 (a) şi cariotip clasic normal (b)
Figura 4. Fetus cu cariotip molecular (SNP array) cu microdeleţie patogenă pe cromozomul 19 (a) şi cariotip clasic normal (b)

Discuţii

Testarea probelor obţinute din avorturile spontane în scopul explorării cauzelor genetice care stau la baza pierderii sarcinii are o valoare incontestabilă. Un avort spontan poate fi presupus a fi un mecanism de salvare pentru a preveni continuarea unei sarcini anormale. Cariotiparea convenţională este metoda cea mai utilizată şi mai rentabilă pentru analizarea cromozomilor; cu toate acestea, în 20% din cazuri nu poate fi aplicată din cauza eşecului culturii celulare, în special atunci când există un interval lung de timp între momentul decesului şi iniţierea culturii. Pe de altă parte, tehnologiile bazate pe microarray nu necesită culturi celulare şi pot fi aplicate atât ţesuturilor proaspete, cât şi celor congelate. Aceste metode cu rezoluţie înaltă şi acoperire a genomului întreg pot detecta microdeleţii şi microduplicaţii (CNV), pe lângă toate aberaţiile numerice detectabile prin cariotip clasic, îmbunătăţind astfel rata de detecţie şi incidenţa depistării anomaliilor cromozomiale. În plus, tehnologiile microarray dezvăluie şi CNV-uri potenţial patogene care pot contribui la avortul spontan, ajutând astfel la înţelegerea factorilor genetici implicaţi în dezvoltarea umană timpurie.
Toate produsele de concepţie pierdute prin avort, în special cele din primul trimestru de sarcină şi de la începutul celui de-al doilea, trebuie testate pentru anomalii cromozomiale. În cazul în care aneuploidia este confirmată, dat fiind că în marea majoritate a cazurilor ea apare de novo, ca rezultat al erorii aleatorii în timpul gametogenezei sau al dezvoltării embrionare, se stabileşte astfel cauza avortului spontan, iar riscul de recurenţă este estimat drept scăzut. Fără investigaţia citogenetică, aceste informaţii importante ar fi pierdute pentru totdeauna. În cazul în care rezultatul confirmă un cariotip anormal cu aberaţii cromozomiale structurale, se stabileşte, de asemenea, cauza avortului, iar pentru evaluarea riscului de recurenţă este necesară o investigaţie suplimentară, cariotiparea părinţilor. Fetuşii cu anomalii multiple se recomandă a fi analizaţi prin microarray pentru evaluarea dezechilibrelor, inclusiv submicroscopice, din întregul genom.

În ceea ce priveşte mecanismele biologice implicate, în principal în ovogeneză, pe măsura avansării vârstei materne, meioza este caracterizată de o creştere progresivă a proporţiei de celule-fiice aneuploide, din cauza defectelor de coeziune a cromatidelor-surori. Femeile care au copii la o vârstă avansată (>37 de ani) prezintă un risc crescut de incidenţă a trisomiei fetale. Astăzi, pe măsură ce vârsta medie a femeilor însărcinate din ţările occidentale creşte, este probabil ca trisomia fetală să devină mai frecventă.

În concluzie, înţelegerea cauzelor genetice ale avortului precoce este un element fundamental în managementul medical al cuplurilor care întâmpină probleme reproductive. Tehnologiile moderne, cu rezoluţie mare şi acoperire cromozomială completă, reprezintă instrumente esenţiale aflate la îndemâna medicului clinician, care permit, graţie disponibilităţii în creştere şi acurateţii mari, obţinerea de informaţii comprehensive, extrem de valoroase în ghidarea actului medical.  

Conflict of interests: The authors declare no conflict of interests.

Bibliografie

  1. Rai R, Regan L. Recurrent miscarriage. Lancet. 2006;368:601-11.
  2. Stern JJ, Dorfmann AD et al. Frequency of abnormal karyotyping among abortuses from women with and without a history of recurrent spontaneous abortion. Fertil. Steril. 1996;65:250-53.
  3. Jaslow CR, Carney JI, Kutteh WH. Diagnostic factors identified in 1020 women with two versus three or more recurrent pregnancy losses. Fertil. Steril. 2010;93:1234-43.
  4. Carr DH. Chromosome studies in abortuses and stillborn. Lancet. 1963;2:603-6.
  5. Clendenin TM, Benirschke K. Chromosome studies on spontateous abortion. Lab. Invest. 1963;12:1281-92.
  6. Creasy MR, Crolla JA, Alberman ED. A cytogenetic study of human spontaneous abortions using banding techniques. Hum.Genet. 1976;31:177-96.
  7. Goddijn M, Leschot NJ. Genetic aspects of miscarriage. Clin. Obstet. Gynaecol. 2000;14:855-65.
  8. Fritz B, Hallermann C et al. Cytogenetic analyses of culture failures by comparative genomic hybridization (CGH) - Re-evaluation of chromosome aberration rate in early spontaneous abortions. Eur. J. Hum. Genet. 2001b;9:539-547.
  9. Benkhalifa M, Kasakyan S et al. Array comparative genomic hybridization profiling of first trimester spontaneous abortions that fail to grow in vitro. Prenat. Diagnosis. 2005;25:894-900.
  10. Wapner RJ, Lewis D. Genetic and metabolic causes of stillbirth. Sem. Perinat. 2002;26:70-74.
  11. Miller JF, Williamson E et al. Fetal loss after implantation. A prospective study. Lancet. 1980;2:554-556.
  12. Wang S, Hassold T, et al. Inefficient crossover maturation underlies elevated aneuploidy in human female meiosis. Cell. 2017;168:977-989.e17.
  13. van den Berg MMJ, van Maarle CM et al. Genetics of early miscarriage. Biochim. Biophys. Acta. 2012;1822:1951-1959.
  14. Gardner RJM, Sutherland GR. Chromosome abnormalities and genetic counselling. Ed. a III-a. Oxford University Press. 2004;p.347.

Articole din ediţiile anterioare

MEDICINĂ DE FAMILIE | Ediţia 4 / 2017

Antibioticele şi sarcina

Vasilica Ungureanu

Medicul de familie și, în principal, specialiștii în obstetrică-gine­co­logie se confruntă în permanență cu utilizarea antibioticelor în tim­pul sa...

18 septembrie 2017