Selected genetic causes of miscarriages

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) poronienie samoistne to wydalenie z organizmu matki zarodka bądź płodu o masie poniżej 500 g lub przed 20. tygodniem ciąży [35]. Królewskie Kolegium Położników i Ginekologów (RCOG – Royal College of Obstetricians and Gynecologists) i Europejskie Towarzystwo Reprodukcji i Embriologii Człowieka (ESHRE – European Society of Human Reproduction and Embryology) w definicji poronienia samoistnego podają jako kryterium wiek ciąży do 24. tygodnia [5, 24]. Według RCOG poronienie to spontaniczna utrata ciąży zanim płód osiągnie możliwość samodzielnego prze-życia. Poronienia nawracające to wystąpienie co najmniej trzech, kolejno po sobie następujących, poronień samoistnych [24]. Według ESHRE nawracająca utrata ciąży (recurrent pregnancy loss – RPL) jest definiowana jako utrata co najmniej dwóch ciąż. Termin nawracające poronienia – „recurrent miscarriage” – ESHRE rezerwuje się do sytuacji, w której wszystkie utraty ciąży wynikały z wewnątrzmacicznego obumarcia [5]. Częstość występowania poronień jest trudna do określenia, szacuje się, że około 15–25% ciąż kończy się poronieniem samoistnym [20, 26, 32]. Poronienia nawracające dotyczą około 1–2% par [24, 26]. Do większości poronień dochodzi w I trymestrze ciąży [26]. Ze względu na heterogenną etiologię, ustalenie przyczyny występowania poronień nie jest łatwe, a w około 50% przypadków wręcz niemożliwe [14, 17, 20, 26, 29].

Według różnych autorów przyczyną 38,6–80% spontanicznych poronień są aberracje chromosomowe u zarodka lub płodu [17, 20, 25, 26]. Różne częstości stwierdzanych zmian wynikają z różnych metod, jakie zostały zastosowane do badania materiału po poronieniu, jak również ze względu na różne cechy grup badanych (np. wiek pacjentek). Do badania materiału stosuje się m.in.: cytogenetykę klasyczną z zastosowaniem prążkowania GTG, technikę fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (FISH), technikę amplifikacji sond zależną od ligacji (MLPA), technikę porównawczej hybrydyzacji genomowej do mikromacierzy (aCGH), ilościową fluorescencyjną reakcję PCR (QF-PCR) oraz sekwencjonowanie nowej generacji (NGS) [9, 10, 15, 20, 25].

Aberracje chromosomowe u poronionych płodów mogą dotyczyć liczby bądź struktury chromosomów. Larysa Pylyp i wsp. w badaniu 1000 próbek po poronieniu stwierdzili obecność aberracji chromosomowych w 50,1% przypadków. W tej grupie aberracje liczbowe stanowiły 93% (trisomie 59,7%, poliploidie 22%, monosomie 7,5% i podwójne aneuploidie 3,8%), natomiast niezrównowa-żone aberracje strukturalne wystąpiły w 7% przypadków. Wśród nieprawidłowych wyników stwierdzono w 6,1% przypadków kariotyp mozaikowy. Jednak autorzy zwracają uwagę, że uzyskany wynik może nie odzwierciedlać prawdziwej mozaikowości ze względu na ograniczoną liczbę analizowanych metafaz [20]. Wyniki te są zbliżone do uzyskiwanych w innych badaniach [16, 30]. Dzięki wprowadzeniu do diagnostyki aCGH, a zwłaszcza dzięki wykorzystaniu macierzy do identyfikacji polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP) wykrywa się dodatkowo 5,6% nieprawidłowości submikroskopowych i patogennych wariantów liczby kopii (CNV) w porównaniu do dotychczas stosowanych metod (GTG, FISH). Możliwe jest również wykrywanie w materiale z poronień m.in. disomii jednorodzicielskiej. Technikę mikromacierzy cechuje również lepsza skuteczność (91,1%) uzyskiwania wyników w porównaniu z badaniami prowadzonymi z wykorzystaniem klasycznej cytogenetyki oraz możliwość badania próbek zabezpieczonych w formalinie. Możliwość badania materiału archiwalnego pozwala na prowadzenie diagnostyki wcześniejszych strat ciąż u pacjentek z poronieniami nawracającymi. W przebadanej przez Trilochan Sahoo i wsp. grupie wykryto 1,3% płodów z częściowym niezrównoważeniem materiału genetycznego (duplikacje i delecje końcowych części chromosomów), co może wskazywać na niezrównoważoną aberrację strukturalną u płodu odziedziczoną po rodzicu nosicielu aberracji zrównoważonej. Z tych aberracji 32% miało wielkość poniżej 10 Mpz, a więc mogłyby nie być wykryte w klasycznym badaniu cytogenetycznym ze względu na niską rozdzielczość badania GTG chromosomów uzyskiwanych z materiału po poronieniu [25].

Wśród aberracji liczbowych w materiale z poronień stwierdza się zarówno aneuploidie, jak i poliploidie [16, 17, 20, 25, 26, 30]. Poliploidia jest wielokrotnością haploidalnej liczby chromosomów (23 chromosomy), np. triploidia – obecność dodatkowego haploidalnego zestawu chromosomów (69 chromosomów) [17, 19, 26, 35]. Natomiast aneuploidia to aberracja polegająca na niewielkim odchyleniu od prawidłowej, diploidalnej liczby chromosomów, w postaci obecności jednego dodatkowego (trisomia) lub większej liczby dodatkowych chromosomów (tetrasomia, pentasomia, itp.) albo braku jednego chromosomu danej pary (monosomia) lub większej liczby chromosomów różnych par (podwójna monosomia, itp.). Aneuploidia powstaje w wyniku nondysjunkcji, czyli braku rozdziału chromatyd siostrzanych lub chromosomów homologicznych podczas mejozy lub mitozy. Do nondysjunkcji dochodzi najczęściej podczas pierwszego podziału mejotycznego u matki [17, 26]. W grupie aneuploidii 66,7–81,5% przypadków stanowią trisomie chromosomów autosomalnych, które mogą dotyczyć każdego chromosomu [16, 20, 25, 30]. W większości prowadzonych badań materiału z poronienia najczęstszą trisomią była trisomia chromosomu 16, następnie chromosomu 22 lub 21, 13 lub 15, 18 i 14 [16, 20, 25, 30]. Rzadko (0,8%) stwierdza się polisomie chromosomu X [20]. Trisomia X przeważnie nie jest aberracją o poważnych fenotypowych skutkach, stąd przypuszcza się, że z reguły nie prowadzi do poronień. Zawsze w pełni aktywny jest tylko jeden chromosom X, każdy dodatkowy ulega częściowej inaktywacji [17]. Aberracjami liczbowymi, mogącymibyć przyczyną poronień, są monosomie. Jeśli monosomia dotyczy autosomów i jest obecna w każdej lub w większości analizowanych komórek, jest zawsze letalna, a do poronienia dochodzi jeszcze przed zagnieżdżeniem się zarodka [17, 19, 25]. Natomiast najczęstszą aneuploidią rozpoznawaną w ciąży jest monosomia chromosomu X, którą stwierdza się u około 9–11,2% poronionych zarodków lub płodów, a jeśli rodzi się dziewczynka z kariotypem 45,X przeważ-nie ma cechy zespołu Turnera [16, 19, 20, 25, 30]. Przyczyną większości monosomii X jest brak chromosomu płciowego od ojca [17]. Na częstość występowania tej aberracji nie ma wpływu wiek kobiety [16, 20, 30].

Inną grupą aberracji liczbowych są poliploidie, zarówno triploidie, jak i tetraploidie (92 chromosomy), które stwierdza się w materiale z poronień w 9–22% przypadków [16, 20, 25, 30]. Skutki poliploidii są prawie zawsze letalne, opisano tylko pojedyncze przypadki żywych urodzeń dzieci z kariotypem triploidalnym. W zależności od pochodzenia dodatkowego zestawu chromosomów najczęściej stwierdza się kariotyp: 69,XXY (58–60%), następnie 69,XXX (około 40%), a tylko w około 2% przypadków 69,XYY [17, 25].

Niezrównoważone aberracje strukturalne w materiale z poronień według różnych autorów stanowią 4–7% zmian chromosomowych [16, 20, 25, 30]. Mogą powstawać de novo, przy prawidłowych kariotypach rodziców lub mogą być odziedziczone po rodzicu – nosicielu zrównoważonej aberracji [26].

Nosicielstwo aberracji strukturalnej przez jednego z part-nerów stwierdza się u 1,31 do 5% par z poronieniami nawracającymi [11, 13, 29, 31, 33]. Najczęściej występują translokacje chromosomowe wzajemne (TCW), które powstają w wyniku wymiany fragmentów chromosomów, na ogół między dwoma niehomologicznymi chromosomami [11, 13, 19]. Częstość nosicielstwa TCW w populacji ogólnej wynosi 0,2% [17]. Natomiast wśród par z poronieniami nawracającymi 1,8–5% [6, 11, 13, 14, 24, 31, 32, 33]. W tej grupie par nosicielstwo TCW częściej rozpozna-wane jest u kobiet [6, 11, 13, 14, 31, 33]. U mężczyzn jest związane nie tylko z ryzykiem poronienia u partnerki, ale i z obniżeniem płodności. Wadliwa spermatogeneza może być związana m.in. z pozycją genów w wyniku translokacji chromosomowej [11, 17]. Na skutek nieprawidłowej segregacji chromosomów w mejozie nosiciela TCW, u płodu może powstać niezrównoważony kariotyp, ograniczający jego przeżywalność [11, 13, 17, 19].

Szczególnym typem translokacji są translokacje robert-sonowskie, czyli fuzje centryczne chromosomów akrocentrycznych [13, 17, 19]. W populacji ogólnej występują z częstością 0,1% [17]. Natomiast wśród par z poronieniami nawracającymi są stwierdzane z częstością 0,5–1% [6, 11, 13, 14, 31, 33]. W tej grupie najczęściej występuje translokacja między chromosomami 13 i 14 [31, 33]. Ryzyko poronień u nosicieli TCW szacuje się na 25–50%, natomiast u nosicieli translokacji robertsonowskich na około 25% [11]. Bardzo rzadko w translokację robert-sonowską są zaangażowane homologiczne chromosomy [17, 33]. Nosiciel takiej zmiany nie ma szansy na zdrowe potomstwo. Jednak Cigdem Cinar i wsp. opisali pacjenta z kariotypem 45,XY,der(14;14)(q10;q10), który poza niepowodzeniami prokreacji (6 poronień w pierwszym związku, w drugim 4-letnia bezpłodność oraz trzy nieudane próby zapłodnienia in vitro i jedno poronienie samoistne) miał dwoje zdrowych dzieci z pierwszego związku. Nie są znane wyniki badania kariotypu dzieci, ale ze względu na prawidłowe fenotypy jest mało prawdopodobne, iż doszło do disomii uniparentalnej. U mężczyzny wykonano m.in. badanie FISH nasienia, w którym stwierdzono obecność 13% plemników o prawidłowym kariotypie. Natomiast w 87% plemników były obecne dwa sygnały chromosomu 14 albo nie było żadnego. Obecność prawidłowych komórek germinalnych może być wynikiem mozaikowości germinalnej albo chimeryzmu [7]. W przypadku nosicielstwa translokacji robertsonowskiej między obydwoma chromosomami 21 ryzyko poczęcia dziecka z zespołem Downa wynosi 50%. Ponieważ płody z monosomią 21 są ronione, ryzyko urodzenia dziecka z trisomią 21 wynosi 100% [17].

Wśród par z poronieniami nawracającymi spotyka się nosicielstwo inwersji, w wyniku którego może powstawać u płodu niezrównoważony kariotyp [6, 11, 13, 14, 33]. Częstość tej aberracji wśród par z poronieniami nawracającymi wynosi 0–0,6% [6, 11, 13, 14, 31, 33]. W przypadku nosicielstwa inwersji paracentrycznej (punkty złamań chromosomu są umiejscowione na tym samym jego ramieniu) może powstać podczas mejozy dicentryczna chromatyda i fragment acentryczny, jeśli crossing-over zajdzie w obrębie pętli inwersyjnej. Częstość nosicielstwa inwersji paracentrycznej wynosi w populacji 0,1–0,5%; może wpływać na płodność oraz występowanie poronień. Nato-miast w wyniku inwersji pericentrycznej (punkty złamań chromosomu leżą po obu stronach centromeru) powstają podczas mejozy, przy nieparzystej liczbie crossing-over w obrębie pętli inwersyjnej, dwie chromatydy, każda z delecją i z duplikacją. Częstość nosicielstwa tej inwersji w populacji ogólnej szacuje się na 0,12–0,7% [17].

Wśród par z poronieniami nawracającymi, u których stwierdzono nosicielstwo aberracji chromosomowych, potwierdza się większe ryzyko poronienia i mniejszą szansę na urodzenie żywego dziecka w porównaniu do par z niewyjaśnionymi poronieniami [14].

Nieprawidłowości chromosomowe zarodka lub płodu częściej występują u kobiet powyżej 40. roku życia w porównaniu do kobiet poniżej 35. roku życia [20, 26]. Większość przypadków aneuploidii powstaje de novo, więc empiryczne ryzyko powtórzenia się takiej aberracji w kolejnej ciąży jest niskie (1%). Natomiast gdy w kolejnych ciążach powtarza się aneuploidia tego samego chromosomu autosomalnego albo ta sama aberracja strukturalna, można podejrzewać, że jedno z rodziców ma kariotyp mozaikowy, czyli oprócz linii z prawidłowymi chromosomami obecny jest niewielki procent metafaz z aberracją chromosomową, widoczny w badaniu cytogenetycznym limfocytów T. W prawidłowym kariotypie limfocytów T można podejrzewać obecność mozaikowości gonadalnej (germinalnej). Wykazano, że 1% par, którym urodziło się dziecko z trisomią autosomalną, wykazuje taką mozaikowość. Termin mozaikowość gonadalna (germinalna) oznacza obecność aberracji tylko w gonadach, m.in. w linii rozwojowej komórek rozrodczych lub tylko w niej samej (bez efektów fenotypowych), na skutek błędów we wczesnych podziałach komórek zarodka, albo próby korekcji aberracji obejmującej cały zarodek, którym był kiedyś obecny rodzic z mozaikowością gonadalną [17, 26].

Inną genetyczną przyczyną poronień samoistnych może być choroba monogenowa zarodka lub płodu. Do obumarcia płodu dochodzi z powodu autosomalnej dominującej mutacji (np. dystrofia miotoniczna, wrodzona łamliwość kości typu II), która mogła powstać de novo lub zostać odziedziczona albo autosomalnej recesywnej mutacji, gdy oboje rodzice są nosicielami tego samego zmutowanego genu (np. rdzeniowy zanik mięśni, alfa talasemia) bądź mutacji dominującej sprzężonej z chromosomem X (np. zespół Goltza, zespół nietrzymania barwnika) [26]. Ze względu na brak rutynowych badań poronionych płodów w kierunku mutacji warunkujących wymienione choroby, ich częstość w materiale z poronień nie jest znana.

Pary, u których występują nawracające poronienia, powinny być kierowane do poradni genetycznej w celu objęcia ich dokładną diagnostyką cytogenetyczną i molekularną, ponieważ istotne jest ustalenie przyczyny niepowodzeń prokreacji, określenie ryzyka powtórzenia się poronienia w kolejnej ciąży oraz zaproponowanie odpowiedniej porady dla danej pary. W razie stwierdzenia nosicielstwa zrównoważonej aberracji chromosomowej lub choroby monogenowej u jednego z przyszłych rodziców, zaleca się przedimplantacyjną diagnostykę genetyczną (PGD), jak również przeprowadzenie diagnostyki prenatalnej [13, 14, 31, 33].

Parom z poronieniami powinno być również proponowane badanie genetyczne utraconego zarodka lub płodu, które dostarcza cennych informacji dla poradnictwa genetycznego. Badania takie mogą pomóc w ustaleniu przyczyny poronienia w przypadku stwierdzenia nieprawidłowości chromosomowych, a przy stwierdzeniu niezrównoważonej aberracji strukturalnej mogą wskazywać na nosicielstwo aberracji zrównoważonej przez jedno z rodziców. W takiej sytuacji należy wykonać analizę kariotypu rodziców. Natomiast przy stwierdzeniu w materiale z poronienia prawidłowego kariotypu, aberracji zrównoważonej lub zmiany, która nie musi odpowiadać za poronienie (np. polisomia chromosomu X), należy poszukiwać innej przyczyny niepowodzenia prokreacji [20, 31, 33].