Aberracje chromosomowe u płodów z wadą serca

Perinatologia, Neonatologia i Ginekologia, tom 3, zeszyt 2, 88-91, 2010
Aberracje chromosomowe u płodów z wadą serca
BARBARA PAWŁOWSKA1, JOANNA DANGEL2, ALICJA ILNICKA1, TOMASZ ROSZKOWSKI3,
JOANNA BOGDANOWICZ1, ANNA TOMANKIEWICZ-ZAWADZKA1, BEATA SOBICZEWSKA1, MARZENA DĘBSKA1
Streszczenie
Przedstawiono wyniki cytogenetycznych badań prenatalnych wykonanych u 255 płodów, u których badaniem USG i /lub echokardiograficznym rozpoznano wadę serca. Badania ultrasonograficzne i echokardiograficzne były wykonane w specjalistycznych ośrodkach
ginekologii i położnictwa, w których po rozpoznaniu wady serca u płodu pobierano próbkę płynu owodniowego lub krwi pępowinowej. Badanie cytogenetyczne wykonywano stosując rutynowe techniki prążkowe, a w niektórych przypadkach FISH. Nieprawidłowy kariotyp stwierdzono w 91 (35%) przypadkach. Najczęstszymi aberracjami były aneuploidie: trisomię 18 zdiagnozowano w 38
przypadkach, trisomię 21 w 31 przypadkach, trisomię 13 w 5 przypadkach oraz monosomię X w 7 przypadkach. Ponadto w 10 przypadkach stwierdzono strukturalne aberracje chromosomowe, w tym w 4 przypadkach delecję 22q11.2. Najczęstszymi wadami serca
stwierdzanymi prenatalnie, w których zdiagnozowano aberracje chromosomowe, były: AVSD, VSD, DORV, CoA, TOF, rzadziej HLHS.
Aberracje chromosomowe zdiagnozowano w 60% przypadków z AVSD, w 57% przypadków z VSD, w 44% przypadków z DORV, 55%
przypadków z TOF, w 50% przypadków z CoA, oraz w 17% przypadków z HLHS. Natomiast nie stwierdzono aberracji chromosomowych w innych wadach serca, w tym w 20 przypadkach zespołu heterotaksji. Dlatego też ultrasonograficzne rozpoznanie wady serca
powinno być wskazaniem do wykonania cytogenetycznego badania prenatalnego, a w niektórych wadach, w przypadku prawidłowego kariotypu otrzymanego metodami cytogenetyki klasycznej, powinno być również wykonane badanie z zastosowaniem techniki
FISH w celu wykrycia mikrodelecji 22q11.2.
Słowa kluczowe: aberracje chromosomowe, wrodzone wady serca, cytogenetyczna diagnostyka prenatalna, USG, echokardiografia
Wstęp
Wrodzone wady serca występują u 8 -10 na 1000 żywo
urodzonych noworodków i są jedną z najczęstszych przyczyn ich śmierci [1]. U płodów, zależnie od tygodnia ciąży,
wrodzone wady serca stwierdzane są 3-5 razy częściej.
Etiologia wad serca nie jest do końca poznana. Uważa się,
że są one uwarunkowane wieloczynnikowo, ale na ich powstawanie mają również wpływ czynniki środowiskowe,
np. infekcje, alkoholizm matki, leki zażywane w czasie ciąży. Są również dane wskazujące na genetyczne uwarunkowanie wad serca. Mogą to być mutacje pojedynczych genów bądź aberracje chromosomowe. Nieprawidłowości
chromosomowe wykrywa się u 5% noworodków z wadą
serca i aż w 33-42% u płodów z ujawnioną ultrasonograficznie wadą serca [2-4].
Najczęściej stwierdzane są aneuploidie: trisomia chromosomu 21 (zespół Downa), 18 (zespół Edwardsa), 13 (zespół Pataua), monosomia X (zespół Turnera). Obserwuje
się pewną zmienność cech fenotypowych we wszystkich
zespołach spowodowanych aberracjami chromosomowymi. Wady serca występują tylko w części przypadków,
chociaż są charakterystyczne dla poszczególnych zespołów. W zespole Downa wadę serca stwierdza się w 70%
przypadków, najczęściej występuje ubytek przegrody
międzykomorowej i międzyprzedsionkowej (AVSD), ubytek przegrody międzykomorowej (VSD), tetralogia Fallota
(TOF) i ubytek przegrody międzyprzedsionkowej (ASD);
w zespole Edwardsa w 80% przypadków stwierdza się
1
2
3
VSD, AVSD, odejście głównych naczyń z prawej komory
(DORV); w zespole Pataua VSD, ubytek w przegrodzie
międzyprzedsionkowej (ASD). Dla zespołu Turnera charakterystyczne są koarktacja aorty (CoA) i ASD. W tym zespole wady serca występują w 23% przypadków. W tych
trzech ostatnich zespołach chromosomowych występuje,
choć rzadziej, hipoplazja lewej komory (HLHS) [2, 5]. Wady serca są charakterystyczną cechą fenotypową w zespołach mikrodelecji, np. w 75% przypadków zespołu delecji
22q11.2 najczęściej stwierdza się TOF, atrezję tętnicy
płucnej (AT), VSD przerwany łuk aorty (IAA) i wspólny
pień tętniczy (CAT) [6], w zespole Wiliamsa (interstycjalna
delecja 7q11.23) występuje nadzastawkowe zwężenie
aorty (SVAS), [7] w zespole delecji 1p36, kardiomegalia,
zespół Ebsteina, ASD [8].
Wady serca występują także w zespołach związanych
z mikroduplikacją fragmentu chromosomów, np. w tetraploidii 22q11.2 którą stwierdza się w zespole cat eye [2]
lub występującej w części komórek (mozaikowość) tetraploidii 12p w zespole Palistera-Kiliana [9-11].
Wady serca (mitral valve prolapse) występują także
w zespole kruchego X [12].
Mimo wielu badań nie znaleziono dotychczas genu lub
genów, o których można by powiedzieć, że są odpowiedzialne za określoną wadę serca. Są natomiast doniesienia,
że mutacja w jednym genie może być związana z różnymi
wrodzonymi wadami serca, a jedna wada może być wywołana różnymi genami [9].
Instytut Psychiatrii i Neurologii, Warszawa
Szpital Kliniczny im. Ks. Anny Mazowieckiej, Warszawa
Klinika Położnictwa i Ginekologii, CMKP Samodzielny Szpital Kliniczny im. prof. W. Orłowskiego, Warszawa
89
Aberracje chromosomowe u płodów z wadą serca
Materiał i metody
Ryc. 1. Liczba różnych typów wad serca stwierdzonych prenatalnie w badaniu USG i/lub echokardiograficznym u 255 płodów:
AVSD – ubytek przegrody międzykomorowej i międzyprzedsionkowej, VSD – ubytek przegrody międzyprzedsionkowej, DORV
– odejście dużych naczyń z prawej komory, CoA – koarktacja
aorty, HLHS – hipoplazja lewej komory, Ebstein – zespół Ebsteina, TOF – tetralogia Fallota, Heterotaksja – zespoły heterotaksji
(lewy i prawy izomeryzm)
40
38
35
31
liczba przypadków
W Zakładzie Genetyki w ciągu 5 lat wykonano ponad
5000 cytogenetycznych badań prenatalnych. Wady serca
stwierdzono w 3% przypadków. Natomiast wśród pacjentek, u których wskazaniem do badania był nieprawidłowy
obraz płodu stwierdzony badaniem USG, wady serca stanowiły aż 16% przypadków.
Poniżej przedstawiono wyniki cytogenetycznych badań prenatalnych wykonanych z powodu stwierdzonej u
płodu badaniem ultrasonograficznym i/lub badaniem
echokardiograficznym wady serca u 255 pacjentek. We
wszystkich przypadkach wykonano standardowe badanie
cytogenetyczne, a w niektórych wykonano dodatkowo
badanie cytogenetyczne z wykorzystaniem techniki FISH.
Badanie cytogenetyczne wykonywane było w preparatach chromosomów uzyskanych z hodowli amniocytów prowadzonej na pożywce kompletnej (AmnioMax, lub AmnioGrow) oraz preparatach chromosomów otrzymanych z
hodowli limfocytów krwi pępowinowej prowadzonej przez
72 godziny w 37EC w pożywce kompletnej (LymphoGrow).
Prążki GTG otrzymywano po trawieniu trypsyną i barwieniu
giemzą [13]. Technika FISH stosowana była w przypadku
takich wad serca, które sugerowały obecność mikrodelecjii
22q11.2. Stosowano wówczas sondy specyficzne dla tego
regionu: N25 lub TUPLE 1 (Cytocell). Jako sondę kontrolną
stosowano sondę hybrydyzującą z okolicą subtelomerową
dolnych ramion chromosomu 22.
30
25
20
15
Wyniki
10
Na rycinie 1 przedstawiono typy wad serca stwierdzone prenatalnie u 255 płodów. W badanym materiale, najczęściej stwierdzaną wadą były różne typy VSD – obserwowano ją w 56 przypadkach (22%) . Nieco rzadziej rozpoznawno AVSD – w 41 przypadkach (16%) , HLHS – w 36
przypadkach (14%) oraz DORV w 18 przypadkach (10%).
Pozostałe wady stwierdzano znacznie rzadziej – poniżej
5% badanych przypadków.
Aberracje chromosomowe stwierdzono w 91 przypadkach (35%) (ryc. 2 i tab. 1). Najczęstszymi były aneuploidie: trisomia 18 – w 38 przypadkach (40%) , trisomia 21
– w 31przypadkach (35%) , trisomia 13 w 5 przypadkach
(6%) i monosomia X w 7 przypadkach (8%) . Ponadto w 10
przypadkach (11%) stwierdzono strukturalne aberracje
chromosomowe: addycję na 15 (fragment dolnych ramion
chromosomu 2), der (22), addycję na chromosomie 22
(niezidentyfikowany fragment), del 5p, interstycjalną delecję chromosomu 10, der (14). Wśród aberracji strukturalnych, delecję 22q11.2 stwierdzono w 4 przypadkach (13%)
spośród 30 badanych techniką FISH w kierunku wykrycia
mikrodelecji 22q11.2. W jednym przypadku delecja była
odziedziczona od ojca.
Wśród badanej grupy u 142 płodów (56%) stwierdzono izolowaną wadę serca, a u 113 płodów (44%) oprócz
wady serca wystąpiły dodatkowe wady. W grupie z izolowaną wadą serca aberracje stwierdzono w 31 przypad-
5
7
0
5
trisomia 18
trisomia 21
6
4
trisomia 13 monosomia X del 22q11.2 inne strukturalne
Ryc. 2. Aberracje chromosomowe stwierdzone u 255 płodów
z rozpoznaną prenatalnie wadą serca
ków (22%), natomiast jeśli wadzie serca towarzyszyły inne
nieprawidłowości w obrazie USG płodu, aberracje chromosomowe stwierdzano częściej, w 60 przypadkach (53%)
(ryc. 3).
W tabeli 1 przedstawiono wady serca najczęściej współistniejące z aberracjami chromosomowymi. Aberracje chromosomowe zdiagnozowano w 30 przypadkach (60%)
z AVSD, w 32 przypadkach (57%) z VSD, w 8 przypadkach
(44%) z DORV, 11 przypadkach (55%) z TOF, w 4 przypadkach (50%) z CoA, oraz w 36 przypadkach (17%) z HLHS.
Natomiast nie stwierdzono aberracji chromosomowych
w przypadkach innych wad serca, np. w 20 przypadkach
zespołu heterotaksji.
Spośród 255 badanych ciąż w 26 przypadkach stwierdzono wewnątrzmaciczne obumarcie ciąży, w 30 przypadkach pacjentki podjęły decyzję o przerwaniu ciąży, w 20
nastąpił zgon okołoporodowy lub martwe urodzenie. Żywo urodziło się 179 noworodków, ale z tej grupy wkrótce
po urodzeniu zmarło 88. Do momentu przedstawienia niniejszej pracy żyło 91 dzieci – 36% z badanych 255 płodów.
90
B. Pawłowska, J. Dangel, A. Ilnicka et al.
Tabela 1. Wady serca najczęściej współistniejące z aberracjami chromosomowymi
Typ wady serca
(n)
Aberracja chromosomowa
Trisomia 21
VSD (56)
9
AVSD (51)
20
DORV (18)
Trisomia 18 Trisomia 13 Monosomia X
20
1
9
1
1
1
1
1
CoA (8)
2
1
1
HLHS (36)
1
1
3
38
5
7
3
Inne
aberracje
Aberracje chromosomowe
łącznie (%)
2
32 (57%)
1
5
TOF(20)
Delecja
22q11.2
30 (60%)
4
2
8 (45%)
1
11 (55%)
4 (50%)
1
6 (17%)
6
91(100%)
Heterotaksja (20)
Ebstein (12)
Inne
Łącznie (34)
32
4
Skróty wad serca – patrz podpisy pod ryc. 1.
Ryc. 3. Liczba aberracji chromosomowych w grupie z izolowaną
wadą serca i w grupie z wadą serca i innymi wadami
Dyskusja
Powstawanie wrodzonych wad serca uwarunkowane
jest wieloczynnikowo. Jedną z przyczyn są aberracje chromosomowe, najczęściej aneuploidie. W zależności od rodzaju rozpoznanej wady serca stwierdza się je w różnym
odsetku przypadków. W przedstawionym materiale wskazaniem do wykonania cytogenetycznego badania prenatalnego był stwierdzony w obrazie USG i/lub echokardiograficznym nieprawidłowy obraz czterech jam serca,
a w niektórych przypadkach dodatkowo ujawnione inne
wady płodu. Aberracje chromosomowe stwierdzono w 91
przypadkach (35%). Wyniki te były zgodne z badaniami
Tenstedta i wsp. (1999), który zdiagnozował aberracje
chromosomowe w 33% badanych płodów z wadą serca,
a nieco niższe od wyników otrzymanych przez Allana
i wsp. (1994), który stwierdził nieprawidłowości chromosomowe w 42% płodów z wadą serca. Ale jeśli dokonano
podziału na przypadki z izolowaną wadą serca oraz z wadą serca i towarzyszącymi nieprawidłowościami płodu,
aberracje stwierdzano odpowiednio w 22 i 53%. Wyniki te
są zgodne z danymi Raymonda i wsp.
Przedstawione w tabeli 1 wyniki badań cytogenetycznych, zgodnie z wcześniejszymi doniesieniami [14, 15], potwierdzają współwystępowanie określonych wad serca
z określonymi zespołami związanymi z aneuploidią. Najczęściej stwierdzanymi wadami serca w tych zespołach są
VSD, AVSD, TOF, CoA i DORV. Rzadko występuje HLHS,
nie stwierdzono natomiast aberracji chromosomowych
w innych wadach serca, np. w przypadkach zespołów hetermotaksji. Dlatego wydaje się słuszne kierowanie na
inwazyjną diagnostykę prenatalną i badanie cytogenetyczne tych pacjentek, u których rozpoznano prenatalnie
AVSD, VSD, TOF, DORV, CoA, HLHS.
Z danych przedstawionych w tabeli 1 wynika, że w trisomii 21 najczęściej występuje AVSD i VSD, nie stwierdza
się natomiast HLHS, DORV i CoA, w trisomii 18 najczęściej
obserwowaną wadą serca są VSD, AVSD i DORV.
W poszukiwaniu genów odpowiedzialnych za powstawanie wad serca coraz więcej uwagi zaczęto poświęcać
powiązaniu ich z mikrodelecjami, szczególnie z wykrywaną techniką FISH delecją 22q11.2. Ponieważ wiadomo,
że u pacjentów z tą delecją najczęstszą stwierdzaną nieprawidłowością serca jest wada stożka [16], badanie techniką FISH z sondami ukierunkowanymi na wykrycie tej delecji wykonano tylko w 30 wybranych przypadkach i w tej
grupie stwierdzono 4 przypadki (13%) mikrodelecji. We
wszystkich przypadkach rozpoznano TOF.
Dotychczas nie znaleziono takiego genu, ale są pewne
dane wskazujące na powiązanie wad serca z znajdującym
się w obszarze delecji genem TBX.
W momencie zbierania materiału żyło 91dzieci (36%)
z badanych 255 przypadków. Należy przypuszczać, że część
dzieci, z tej grupy, u których rozpoznano cięższą wadę serca
zmarło w okresie późniejszym, co nie zostało odnotowane.
Wnioski
Przedstawione wyniki potwierdzają fakt, że ultrasonograficzne rozpoznanie u płodu wady serca jest wskaza-
Aberracje chromosomowe u płodów z wadą serca
niem do inwazyjnej diagnostyki prenatalnej w celu oznaczenia kariotypu płodu. Szczególnie w przypadkach, jeśli
oprócz wady serca rozpoznane są ultrasonograficznie inne
wady płodu istnieje wysokie ryzyko wystąpienia aberracji
chromosomowej.
W przypadku prawidłowego kariotypu otrzymanego
metodami cytogenetyki klasycznej, w niektórych przypadkach, powinno być również wykonane badanie z zastosowaniem techniki FISH w celu wykrycia mikrodelecji
22q11.2.
Określenie kariotypu płodu pozwala na prognozowanie losów badanej ciąży oraz zapewnienie specjalistycznej
opieki około i poporodowej.
Uzyskany wynik badania cytogenetycznego daje możliwość określenia ryzyka genetycznego powtórzenia się
wady serca w przypadku kolejnych ciąż.
Piśmiennictwo
[1] Allan L. (2000) Antenal diagnosis of heart disease. Heart 83:
367.
[2] Allan L.D., Sharlan G.K., Milburn A. et al. (1994) Prospective
diagnosis of 1,006 consecutive cases of congenital heart disease in the fetus. J. Am. Coll. Cardiol. 23: 1452-1458.
[3] Tennestedt C., Chaoui R., Körner H. et al. (1999) Spectrum
of congenital heart drfects and extracardiac malformations
associated with chromosomal abnormalities: results of seven year necropsy study. Heart 82: 34-39.
[4] Wimalasundera R.C., Gardiner H.M. (2004) Congenital heart
disease and anuploidy. Prenat. Diagn. 24: 1116-1122.
[5] Allan L.D., Apfel H.D., Printz B.F. (1998) Outcome after prenatal diagnosis of hypoplastic left heart syndrome Heart 79:
371-373.
[6] Ryan A.K., Goodship J.A., Wilson D.I. et al. (1997) Spectrum
of clinical features associated with interstitial chromosome
22q11 deletions: a European collaborative study. J. Med. Ge-
91
[7] Lowery M.C., Morris C.A., Ewart A. et al. (1995) Strong cor-
relation of elastin deletion, detected by FISH, with Williams
Syndrome: evaluation of 235 patients. Am. J. Hum. Genet. 57:
49-53.
[8] Slavotinek A., Shaffer L.G., Shapira S.K. (1999) Monosomy
1p36. J. Med. Genet. 36: 657-663.
[9] Ramegowda S., Ramachandra N.B. (2005) An understanding
the genetic basis of congenital heart disease. J. Hum. Genet.
11: 14-23.
[10] Abad D.E., Gabare J.A., Izquierdo A.M. et al. (2006) Pallister-
Killian syndrome presenting with a complex congenital
heart defect and nuchal translucency. J. Ultrasound Med. 25:
1475-1480.
[11] Ryelonds J.F., Daniel A., Kelly T.E. et al. (1987) Isochromo-
some 12 p mosaicism (Pallister mosaic aneuploidy or Pallister-Killian syndrome): report of 11 cases. Am. J. Med. Ge-
net. 27: 257-274.
[12] Prasad C., Chudley A.E. (2002) Genetics and cardiac anomalies: the heart matter. Indian J. Pediatr. 69: 321-332.
[13 Seabright M. (1971) A rapid banding technique for human
chromosomes. Lancet 2: 971.
[14] Paladini D., Russo M.G., Teodoro A. et al. (2002) Prenatal
diagnosis of congenital heart disease in the Naples area Turing the years 1994-1999 – the expirience of joint fetal-pediatric cardiology unit. Prenat. Diagn. 22: 545-552.
[15] Raymond F.L., Simpson J.M., Sharland G.K. et al. (1997) Fetal
echocardiography as a predictor of chromosomal abnormality. Lancet 350: 930.
[16] Ziolkowska http://www.springerlink.com/content/ p7387875
306m3607/ – ContactOfAuthor1 L., Kawalec W., Turska-Kmiec
A. et. al (2008) Chromosome 22q11.2 microdeletion in child-
ren with conotruncal heart defects: frequency, associated
cardiovascular anomalies, and outcome following cardiac
surgery. Eur. J. Pediatr. 167: 1135-1140.
J Barbara Pawłowska
Instytut Psychiatrii i Neurologii
02-957 Warszawa, ul. Sobieskiego 9
net. 34: 798-804.
Chromosomal aberrations with fetuses with congenital heart disease
Analysis of cytogenetic results in 255 fetuses with congenital heart disease (CHD) are presented. Pregnant women were referred for
genetic counseling due to fetal heart defect diagnosed during ultrasound and fetal echocardiography examination. Ultrasound and
fetal echocardiography examinations were performed using different ultrasound machines, in two referral centers for obstetrics and
fetal echocardiography. After diagnosis of a CHD, amniotic fluid or fetal blood samples were collected. Cytogenetic examinations were
performed using routine cytogenetic bandings techniques and FISH. In 91 fetuses (35%) the karyotype was abnormal. The most common chromosomal aberration associated with congenital heart disease was aneuploidy: trisomy 18 in 38 cases, trisomy 21 in 31 cases,
trisomy 13 in 5 cases, monosomy X in 7 cases. In 10 cases other chromosomal abnormalities were detected. In this group 4 cases of
22q11.2 microdeletion was found. Atrioventricular septal defect (AVSD), ventricular septal defect (VSD), tetralogy of Fallot (TOF),
double outlet of right ventricle (DORV) and coarctation of the aorta (CoA) were the most common CHD among fetuses with
chromosomal aberrations. Chromosomal aberrations were found in: AVSD – 60% of cases, VSD – 57% of cases, DORV – 44% of cases,
TOF – 55% of cases, CoA – 50% of cases and hypoplastic left heart syndrome (HLHS) – 17% of cases. No chromosomal aberrations were
found in other cases of CHD, e.g. in 20 cases of heterotaxy. Conclusions: Chromosomal aberrations, particularly aneuploidy were
the most frequent in AVSD, VSD, DORV, TOF, and HLHS whereas no aberrations were found in other cases of CHD. In cases with
abnormal USG and/or echocardiography findings, cytogenetic examination should be offered. In cases of conotruncal CHD with normal karyotype, FISH study for 22q11 del should be performed.
Key words: chromosomal aberrations, congenital heart disease, cytogenetic prenatal diagnosis, USG, echokardiografia