Reprodukční genetika

Reprodukční medicína je jedním z podoborů gynekologie-porodnictví. Využívá nejen znalostí svého základního oboru, ale i klinické embryologie, andrologie, urologie, mikrobiologie, imunologie, sexuologie, psychologie, ale hlavně lékařské genetiky…

MUDr. Vladimír Gregor

Fakultní Thomayerova nemocnice, Praha, Oddělení lékařské genetiky

 

Klíčová slova

 

monogenní choroby • chromosomální aberace • mikrodelece Y chromosomu • cystická fibróza • hereditární trombofilie • preimplantační genetická diagnostika • těhotenský biochemický screening • prenatální diagnostika II. trimestru • ultrazvukové vyšetření plodu

 

Reprodukční medicína je jedním z podoborů gynekologie-porodnictví. Využívá nejen znalostí svého základního oboru, ale i klinické embryologie, andrologie, urologie, mikrobiologie, imunologie, sexuologie, psychologie, ale hlavně lékařské genetiky. Odvětvím lékařské genetiky, které je integrováno s reprodukční medicínou, je reprodukční genetika. Úkolem reprodukční genetiky je přispět k objasnění etiologie reprodukčních poruch, genetická prevence a cílem je snaha umožnit rodinám mít nepostižené dítě.

Základním vyšetřením je genetická konzultace, spočívající v podrobném genealogickém rozboru, obvykle do třetí generace. Při ní se zjišťují příčiny poruch reprodukce, genetická rizika pro potomky, indikují se další vyšetření, např. vyšetření karyotypu partnerů (vyšetření cytogenetické či molekulárně cytogenetické), v indikovaných případech molekulárně genetické vyšetření apod. Tato vyšetření přispívají ke strategii použití metod asistované reprodukce a případně k typu cílené prenatální diagnostiky.

Poruchy reprodukce mohou být součástí chorob či syndromů děděných monogenně. Dědičnost může být autosomálně dominantní (AD), autosomálně recesívní (AR), gonosomálně recesívní (GR) nebo multifaktoriální.

Myotonická dystrofie – dědičnost AD, výskyt 1 : 8000. Je podmíněná expanzí DNA trinukleotidových opakování (zmnožení CTG tripletů) na dlouhém raménku chromosomu 19. Nejnápadnější jsou neuromuskulární příznaky. Poruchy spermiogeneze jsou různého stupně. Progrese onemocnění nastává obvykle ve 3. a 4. decenniu, ale může se projevit i u novorozenců.

Yongův syndrom – dědičnost AR, výskyt 1 : 1000, výskyt plicních chorob (chronické sinopulmonální infekce), zahuštění sekretu, a tím obstrukce a azoospermie

Kartagenerův syndrom – syndrom poruchy motility cilií – dědičnost AR, výskyt 1 : 10 000–16 000, typicky bronchiektázie, chronická sinusitida, často situs inversus viscerum, nepohyblivost spermií.

Bardetův-Biedlův syndrom – dědičnost AR, výskyt 1 : 160 000. Hlavními projevy jsou mentální retardace, obezita, polydaktylie, retinopatie, hypogenitalismus – malý genitál, nesestouplá testes, hypospadie, u ženského pohlaví amenorea. Pro mentální retardaci se v centrech asistované reprodukce s jedinci s tímto syndromem nesetkáme.

Kongenitální adrenální hyperplazie (CAH) – zahrnuje nejméně 5enzymových defektů, dědičnost AR, výskyt 1 : 5000–20 000. V 95% deficit 21-hydroxylázy (adrenogenitální syndrom). U žen je maskulinizace genitálu (již prenatálně), u mužského pohlaví pseudopubertas praecox, ale malá varlata. Dobře léčení muži nemají obvykle fertilizační problémy.

Spinální a bulbární muskulární atrofie – Kennedyho syndrom – dědičnost XR. Muskulární atrofie spojená se sexuální dysfunkcí a v 50 % s gynekomastií. Postihuje pouze muže.

Kallmannův syndrom – heterogenní skupina – dědičnost obvykle XR, ale i AD, výskyt 1 : 10 000 u mužů, 1 : 50 000 u žen – eunuchoidní habitus, hypogonadotropní hypogonadismus, anosmie nebo hyposmie. Častější u mužů, kteří mají kryptorchismus a mikropenis.

Syndrom rezistence k androgenům – XR, výskyt 1 : 10 000 (celkem) – 60 000 (kompletní testikulární feminizace).

Syndrom kompletní testikulární feminizace – pseudohermafroditismus masculinus s ženským fenotypem, primární amenorea, karyotyp 46, XY.

– Syndrom inkompletní (parciální) testikulární feminizace – fenotypická variabilita – Reifensteinův syndrom – perineoskrotální hypospadie, scrotum bifidum, gynekomastie.

Noonanové syndrom – heterogenní skupina, výskyt 1 : 2500 – nízký vzrůst, fenotyp podobný jako u Turnerova syndromu, ale s normálním karyotypem, může být i u mužů. U nich často kryptorchismus, retence varlat. Fertilita je ale u obou pohlaví možná.

Kryptorchismus – multifaktoriální dědičnost – porucha spermiogeneze, nedojde-li k vyřešení (hormonální terapie nebo operační léčba – orchidopexe) do 2 roků.

Hypospadie – multifaktoriální dědičnost , výskyt 1 : 300 mužů.

Praderův-Williho syndrom – v 70 % mikrodelece chromosomu 15 paternálního původu či mikroduplikace, unipaternální maternální disomie chromosomu 15, výskyt 1 : 10 000–20 000. Je malý vzrůst, obezita, psychomotorická retardace, hypogonadismus, u mužského pohlaví mikropenis, často kryptorchismus, u ženského pohlaví chybění malých a nedostatečný vývin velkých stydkých pysků. Pro mentální retardaci se s ním v centru asistované reprodukce nesetkáme.

K neplodnosti nebo snížené plodnosti vedou často chromosomální aberace autosomů nebo gonosomů (heterochromosomů). Mohou být numerické nebo strukturální.

Numerické aberace autosomů jsou například Downův syndrom, Patauův syndrom, Edwardsův syndrom. V centrech asistované reprodukce se s nimi nesetkáme.

Mnohem důležitější jsou při řešení infertility numerické aberace pohlavních chromosomů. U ženského fenotypu jde o Turnerův syndrom a syndrom XXX. U mužského fenotypu o Klinefelterův syndrom a syndrom YY a další vzácnější aberace gonosomů.

Turnerův syndrom – výskyt asi 1 : 2500. Nejčastěji jde o klasický karyotyp 45, X. Může jít i o jiné chromosomální abnormity, např. inverzi X chromosomu, deleci raménka X chromosomu. Tyto ženy jsou malého vzrůstu, mají primární amenoreu a další známky typické pro tento syndrom (pterygium colli, ve 40 % vrozené vady ledvin, v 15 % vrozené srdeční vady).

Syndrom 47, XXX – výskyt asi 1 : 1000–1500 žen. Ženy jsou obvykle vyššího vzrůstu. Menarche může nastupovat později, často je oligomenorea. Může být i sterilita, ale některé ženy s tímto syndromem mají normální plodnost.

Klinefelterův syndrom – výskyt 1 : 500–1000. Karyotyp 47, XXY. Výskyt tohoto syndromu u mužů s azoospermií se udává v 10–30%. Kromě testikulární atrofie jsou vždy vyššího vzrůstu. Popisované další příznaky (eunuchoidní habitus, gynekomastie, lehce nižší inteligence) nejsou vždy přítomné.

Syndrom 47, XYY – výskyt 1 : 1000 mužů. Většina mužů má normální fenotyp, vyšší vzrůst a normální fertilitu. Někdy jsou mentálně subnormální, ale není to pravidlem.

Mozaika 45, X/46, XY způsobuje smíšenou gonadální dysgenezi. Genotyp může být jak mužský, tak ženský. Většinou se u těchto jedinců vyskytuje sterilita.

Dalším typem vrozených chromosomálních aberací jsou strukturální aberace autosomů.

Balancované reciproké translokace a Robertsonské translokace mohou být spojeny s poruchami fertility. K Robertsonským translokacím dochází mezi akrocentrickými chromosomy 13, 14, 15, 21 a 22. Nejčastěji jde o centrickou translokaci 13. a 14. chromosomu nebo 14. a 21. chromosomu. Nositelé Robertsonských nebo reciprokých translokací mají riziko, že jejich gamety ponesou nebalancovanou chromosomální translokaci, která může způsobovat spontánní aborty či plody s mnohočetnými vývojovými vadami a mentální retardací.

Další vrozené chromosomální aberace mohou být tzv. marker chromosomy, ring chromosomy a další aberace.

Důležitou roli v mužské infertilitě hraje Y chromosom. Y chromosom obsahuje geny, které zodpovídají za vývoj jedince mužským směrem, za vývoj mužských gonád a za spermiogenezi. Na krátkém raménku Y chromosomu (Yp11.3) se nachází testis determinující faktor – SRY, který zodpovídá za diferenciaci gonád. Na dlouhém raménku Y chromosomu je mnoho genů a genových rodin, které zodpovídají za spermatogenezi (Yq11.23), tzv. azoospermia faktor – AZF. Na chromozomu Y mohou být velké delece, které obsahují oblast AZF region, vedoucí k azoospermii. Důležité jsou mikrodelece Yq (oblast AZF) chromosomu, detekovatelné pouze na molekulárně genetické úrovni. Oblast AZF se dělí na úseky AZFa, AZFb, AZFc. Delece oblasti AZFa a kompletní delece oblasti AZFb způsobují azoospermii a mají špatnou prognózu, pokud jde o nalezení spermií, a to i operačními metodami. Parciální delece AZFb a delece AZFc mají variabilní fenotyp, obvykle těžkou oligozoospermii. Mikrodelece AZF oblasti vznikají obvykle de novo. Prostřednictvím metod asistované reprodukce se tyto mikrodelece mohou přenášet na potomky mužského pohlaví a způsobovat i jim poruchy spermatogeneze.

Azoospermie způsobená mikrodelecí Y chromosomu v oblasti AZF a azoospermie při Klinefelterově syndromu jsou tzv. nonobstrukční. Obstrukční azoospermie mohou být buď kongenitální, nebo získané. Typem vrozené obstrukční azoospermie je kongenitální bilaterální absence vas deferens (CBAVD). Je známá souvislost mezi CBAVD a cystickou fibrózou (CF). Cystická fibróza je onemocnění s autosomálně recesívní dědičností. V Česku se vyskytuje s frekvencí 1 : 2700. Frekvence nosičů – heterozygotů – je v naší populaci 1 : 20–25. Příčinou je mutace v CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) genu. Klinické projevy u recesívních homozygotů zahrnují postižení plic, gastrointestinálního ústrojí a mužské sterility, způsobené CBAVD. Heterozygotní muži pro CFTR mutaci (pouze jedna mutace) mají často CBAVD a azoospermii. Jiné příznaky CF nemají. Nejčastěji se u nich vyskytuje mutace deltaF508 a R117H.

Příčinou reprodukčních ztrát – spontánních abortů ve II. trimestru, fetus mortus, intrauterinní růstové retardace (IUGR), abrupce a embolizace placenty, trombózy pupečníku – může být i hereditární trombofilie (zvýšená pohotovost k tvorbě trombů). V těchto případech dochází k trombotizaci cév choria či placenty. Nejčastěji zjišťovanou vrozenou trombofilií je mutace G 1691A, tzv. Leidenská mutace faktoru V (LFV), která je nejčastější příčinou rezistence k aktivovanému proteinu C (APC rezistence). Jde o bodovou mutaci v genu pro faktor V na 1. chromosomu. V Česku je heterozygotů 4,2–7 %, homozygotů asi 0,02 %. Heterozygoti mají 7krát vyšší riziko trombofilie proti ostatní populaci, homozygoti 80krát vyšší riziko. Riziko trombofilie se zvyšuje i přítomností mutace genu pro protrombin – varianta G 20210 A. V bílé populaci je přítomná asi ve 2 %. Mutace vyvolává zvýšení hladiny protrombinu. Heterozygoti mají 3krát vyšší riziko trombofilie.

Indikace ke genetickému vyšetření jsou:

1. Nevysvětlitelná porucha infertility, opakované spontánní potraty, předčasné porody, mrtvorozenost

2. Porucha menstruačního cyklu – amenorea, oligomenorea

3. Porucha spermiogeneze – azoospermie, oligospermie, CBAVD

4. Dárci gamet

5. Chromosomální aberace v rodině

6. Postižení genetickou chorobou, vrozenou vadou nebo mentální retardací v osobní nebo rodinné anamnéze

7. Profesionální nebo léčebná (radioterapie, chemoterapie) mutagenní zátěž

Genetická konzultace je indikovaná u všech infertilních párů před započetím programu asistované reprodukce. U všech skupin je indikováno cytogenetické vyšetření, a to vždy u obou partnerů (i když příčina se jeví pouze u jednoho z partnerů). U opakovaných spontánních potratů, předčasných porodů, u opakovaného selhání implantace při IVF (in vitro fertilizace) je indikováno vyšetření Leidenské mutace a mutace genu pro protrombin. U poruch spermiogeneze (azoospermie, těžká oligospermie, obvykle pod 5mil. spermií v 1 ml), kromě karyotypu, je indikováno vyšetření mutace v genu pro cystickou fibrózu (CFTR gen) a mikrodelece Y chromosomu v oblasti AZF. U dárců gamet vyšetřujeme kromě karyotypu i mutace v CFTR genu.

Součástí reprodukční genetiky je i preimplantační genetická diagnostika a prenatální diagnostika v I. a II. trimestru.

Preimplantační genetická diagnostika (PGD) umožňuje výběr embryí k transferu in utero bez chromosomálních aberací, bez mutací těžkých monogenních chorob či chorob vázaných na pohlaví bez možnosti přímé diagnostiky. Je tedy vždy spojena s metodou in vitro fertilizace.

Teoreticky lze provádět PGD na třech typech buněk:

A. na gametách (prekoncepční/prefertilizační diagnostika)

1. na spermiích

2. na I. a II. pólovém tělísku oocytu

B. na blastomerách z embrya

C. na buňkách trofoektodermu blastocyt

Vyšetření spermií metodou FISH (fluorescenční in situ hybridizace) nás informuje o chromosomálním mozaicismu v gonádách. Takto cytogeneticky vyšetřené spermie již nelze využít k oplození. Proto molekulárně cytogenetické vyšetření spermií je důležité k objasnění příčin poruchy reprodukce, ale pro in vitro fertilizaci je výhodnější až vyšetření blastomer.

Vyšetření I. a II. pólového tělíska se může uplatnit při vyšetření starších žen, u kterých se zvyšuje frekvence aneuploidií, žen nositelek balancovaných translokací a při takovém vyšetření, kdy nosičkou mutace genu je žena. Výhodou je, že na vyšetření je více času a že vyšetřené oocyty je možno použít pro in vitro fertilizaci. Analyzuje se pouze genom ženy.

Vyšetření blastomer z embrya je v současné době nejčastěji prováděné při PGD. Odběr se provádí nejčastěji z šestiaž osmibuněčných embryí. Odebírají se 1–2 buňky. Výhodou této metody je analýza genomu obou rodičů.

Vyšetření buněk trofoektodermu blastocyt se rutinně ke klinickým účelům neužívá, protože buňky trofoektodermu se mohou lišit svou chromosomální výbavou od buněk vlastního embrya.

Indikace k preimplantační genetické diagnostice jsou:

1. Věk ženy (obvykle nad 35 let v době očekávaného porodu)

2. Mozaicismus pohlavních chromosomů u partnerů (nejčastěji ženy)

3. Opakované spontánní aborty v anamnéze (3 a více)

4. Opakovaně neúspěšná implantace po IVF (3 a více)

5. Použití spermií získaných technikou TESE (testicular sperm extraction)

6. Určení pohlaví u chorob vázaných na pohlaví, bez možnosti přímé diagnostiky

7. Prokázaná mikrodelece Y chromosomu – volba pohlaví

8. Chromosomální aberace (balancovaná translokace) u jednoho z partnerů

9. Chromosomální aberace plodu (dítěte) v předchozí graviditě

10. DNA diagnostika u dědičných monogenních chorob s možností přímé diagnostiky, včetně mutace CFTR genu u obou partnerů

K cytogenetickému vyšetření se nejčastěji využívá vyšetření FISH metodou chromosomů 13, 16, 18, 21, 22, X a Y chromosomů. Pro vyšetření reciprokých a Robertsonských translokací se obvykle využívají subtelomerické sondy.

Úspěšná PGD vyžaduje vždy potvrzení její správnosti prenatální diagnostikou ve II. trimestru.

Po úspěšné IVF a úspěšné implantaci je nutná prenatální genetická péče tak jako u spontánní gravidity.

Těhotenský screening biochemických markerů v I. trimestru (PAPP-A, hCG, UZ) a v II. trimestru (double test – AFP, hCG nebo triple test – AFP, hCG, uE3) má u asistované reprodukce svá úskalí. Jednak jde častěji o gemini, u kterých normy nejsou stanoveny, jednak někdy jde o redukci plodů jak spontánně, tak na přání těhotné, kdy jednotlivé látky neodpovídají (vyšší AFP). I u jednočetných těhotenství vzniklých po IVF se hodnoty biochemického screeningu odlišují od ostatní populace. Příčiny dosud nebyly objasněny (uvažuje se o ovariální hyperstimulaci). Je zde zvýšené riziko falešně pozitivních výsledků.

Diskutovaná je rovněž problematika rutinního vyšetření karyotypu plodu klasickou invazívní prenatální diagnostikou ve II. trimestru po IVF, zvláště po použití ICSI. Některé práce uvádějí zvýšený výskyt de novo vzniklých aneuploidií u plodů z IVF, jiné to neprokazují. I indikovaná invazívní prenatální diagnostika je často ženami, z důvodu z obavy potratu, odmítnuta. Proto je třeba využít neinvazívní prenatální diagnostiky – ultrazvukové vyšetření plodu. Využívá se měření nuchální translucence (NT), nověji absence (hypoplazie) nosních kůstek v 11.–14. týdnu jako marker pro Downův syndrom a ultrazvukové vyšetření plodu ve II. trimestru (kolem 20. týdne gravidity) k diagnostice vrozených vad, a to včetně echokardiografie.

Další metodou neinvazívní prenatální diagnostiky je izolace fetálních buněk z periferní krve těhotné a jejich vyšetření. Tato metoda má stále svá úskalí a do rutinního vyšetření zatím zavedena nebyla.

KOLÁŘOVÁ, J., VRTĚL, R., VODIČKA, R., ČAPKOVÁ, P., ŠANTAVÝ, J. Mikrodelece faktoru azoospermie jako jedna z příčin mužské infertility. Čas Lék Čes, 2003, 142, s. 211–215. KREBSOVÁ, A., FIALOVÁ, M. MACEK, M., Sr., et al. Zvýšená frekvence nosičů mutace deltaF508 u mužů s neobstrukční azoospermií a těžkou oligospermií. Čs Pediat, 1999, 5, s. 196–200. MACEK, M., VILÍMOVÁ, Š., POTUŽNÍKOVÁ, P., et al. Využití lékařské genetiky v reprodukční medicíně. Čas Lék Čes, 2002, 141, s. 28–34.SOLAŘOVÁ, P. Infertilita mužů podmíněná geneticky. Gynekolog, 2003, 12, s. 152–157.

VESELÁ, K., TAUWINKLOVÁ, G., TRÁVNÍK, P., et al. Preimplantační genetická diagnostika (PGD) chromosomálních aberací metodou fluorescenční in situ hybridizace (FISH). Čes Gynek, 2003, 68, s. 89–94.

 

e-mail: vladimir.gregor@ftn.cz

 

**

Ohodnoťte tento článek!