Citoģenētisko izmeklējumu nozīme reproduktīvās sistēmas problēmu diagnostikā


Laboratorijas speciālisti – ģenētiķi Silvija Ozoliņa un Ingūna Grīviņa.
E. Gulbja laboratorijas Citoģenētikas nodaļa

Kas ir citoģenētika?

Citoģenētika ir ģenētikas nozare, kas pēta šūnās esošo hromosomu skaita, struktūras un funkciju izmaiņas, kuru rezultātā var rasties augšanas, attīstības un citi organisma darbības traucējumi. Atkarībā no lieluma, atrašanās vietas, rašanās brīža hromosomu izmaiņas var būt par iemeslu garīgai atpalicībai, iedzimtiem defektiem, dzimumattīstības traucējumiem, neauglībai, atkārtotiem spontāniem abortiem un audzēju izcelsmei.

Katra normāla šūna cilvēka organismā satur 46 hromosomas jeb 23 hromosomu pārus, izņemot dzimumšūnas: olšūnas un spermatozoīdus. Normāli viena hromosoma no homologā hromosomu pāra tiek mantota no tēva un viena no mātes. Divdesmit divi pāri gan sievietēm, gan vīriešiem ir identiski un tiek sauktas par autosomām, bet divdesmit trešais pāris tiek dēvēts par dzimumhromosomām. Sievietēm ir divas X dzimumhromosomas, bet vīriešiem viena X hromosoma un viena Y hromosoma.

Citoģenētikas metodes

Lai konstatētu hromosomu izmaiņas var audzēt dažādus cilvēku audus, piemēram, perifēro asiņu limfocītus, ādas biopsijas, kaulu smadzenes, audzēju biopsijas, kā arī horija bārkstiņas biopsijas un amniocītu šūnas. Šūnas noteiktā dalīšanās fāzē – metafāzē, hromosomas kļūst kompaktas un tās var pētīt ar gaismas mikroskopiju. Standartcitoģenētikas metodes princips ir apturēt pietiekamu lielu skaitu šūnu metafāzē, kad hromosomas ir vislabāk redzamas, pārnest tās uz priekšmetstikla, iekrāsot ar noteiktām krāsvielām un analizēt gaismas mikroskopā, iegūstot pilnu šūnas hromosomu komplektu jeb kariotipu. Katram indivīdam, atkarībā no indikācijām, tiek analizēts noteikts skaits metafāžu. Kariotipa analīze ļauj apskatīt hromosomas pēc to homoloģijas, lieluma un formas, sniedz pilna genoma kopainu un vienlaicīgi ļauj noteikt gan skaita, gan strukturālas izmaiņas, kas lielākas par 1 – 2 joslām (5-15 Mb). Hromosomas, veicot standartcitoģenētikas analīzi, tiek iekrāsotas ar Gimzas krāsu, kas atsevišķas hromosomu daļas iezīmē dažādas intensitātes gaišākās un tumšākās joslās, pazīstamas kā G-joslas (GTG). Optimālais G-joslu skaits, lai izslēgtu skaita un lielas strukturālas izmaiņas, ir 450-550 joslas, bet prenatālajā diagnostikā pietiek ar 300 – 400 joslām. Nepieciešamības gadījumā var izmantot papildus krāsošanas metodes: C-joslu krāsošanu (CBG) un krāsošanu ar sudraba nitrātu un Gimzas krāsu (KOR), kas iekrāso specifiskus hromosomu rajonus. Izmeklējot hromosomu izmaiņas, var tikt izmantotas arī molekulārās citoģenētikas analīzes – flourescentā in situ hibridizācija (FISH) un salīdzinoša genoma hibridizācija (CGH).

Prenatālā diagnostika

Šī brīža medicīnas tehnoloģiju attīstība ļauj diagnosticēt hromosomu defektus jau augļa periodā. Visbiežāk konstatētās hromosomu aberācijas jaundzimušajiem ir 21., 18., 13. hromosomu trisomijas, X hromosomas monosomija un citas dzimumhromosomu skaita izmaiņas, aptverot aptuveni 95% no visām konstatētajām hromosomu patoloģijām visiem dzīvi dzimušajiem bērniem. Agrīna iedzimtu patoloģiju diagnostika ļauj plānot grūtniecības norisi vai pārtraukšanu pēc vecāku izvēles, prenatālo un postnatālo medicīnisko aprūpi un nepieciešamo ārstēšanu. Prenatālajā diagnostikā izmanto dažādas izmeklēšanas metodes, kuras tiek iedalītas divās grupās: neinvazīvās metodes un invazīvās metodes. Neinvazīvās metodes ir ultrasonogrāfiskā augļa izmeklēšana un mātes asins seruma bioķīmiskais skrīnigs. Invazīvās metodes ir amniocentēze un horija bārkstiņu biopsija, kuras tiek veiktas grūtniecēm ar paaugstinātu augļa hromosomu patoloģiju risku:

  • mātes vecums lielāks par 35 gadiem, tēvs vecāks par 45 gadiem. Mātes vecums ir viens no lielākajiem riska faktoriem hromosomu skaita izmaiņām. Visbiežāk sastopamā ir trisomija 21 jeb Dauna sindroms;
  • ultrasonogrāfiskie marķieri (ultrasonogrāfijā noteiktas augļa anomālijas) un/vai paaugstināts risks mātes asins seruma bioķīmiskajā skrīningā;
  • iepriekš ģimenē dzimis bērns ar iedzimtām augļa attīstības anomālijām;
  • kādam no vecākiem ir hromosomu anomālijas;
  • anamnēzē mutagēna vai teratogēna iedarbība: medikamenti un akūta vīrusa infekcija grūtniecības I trimestrī, kāds no vecākiem saņēmis jonizējošo starojumu utt.;
  • radinieku laulība;
  • nelabvēlīga reproduktīvā anamnēze: neskaidru iemeslu dēļ ģimenē bijuši vairāk kā divi spontāni aborti, atkārtotas priekšlaicīgas dzemdības, iepriekš dzimuši nedzīvi bērni vai bērni miruši agrīnā vecumā.

Horija bārkstiņu analīzi veic pirmā trimestra laikā, aptuveni no 10. līdz 13. grūtniecības nedēļai, savukārt amniocentēzi sākot ar 15. grūtniecības nedēļu.

Augļa hromosomu analīzi var veikt izmantojot standartcitoģenētikas metodi jeb krāsošanu ar G-joslu metodi. Šī metode ļauj atklāt vienlaicīgi gan hromosomu skaita, gan lielas struktūras izmaiņas. Metožu trūkums ir analīzes veikšanas laiks, jo šūnas tiek kultivētas 10 – 17 dienas un 1-2% gadījumu pastāv iespēja, ka hromosomas vispār netiek iegūtas. Ātrākai hromosomu skaita izmaiņu diagnosticēšanai var tikt piedāvāta molekulārās citoģenētikas metode – fluorescentā in situ hibridizācija (FISH), kas ļauj noteikt 13., 18., 21., X un Y hromosomu skaita izmaiņas divu līdz četru dienu laikā. Apkopojot dažādus literatūras avotus, prenatālajā diagnostikā hromosomu izmaiņas tiek konstatētas aptuveni 2-5% gadījumu.

Pāri ar reproduktīvās sistēmas problēmām

Neauglība, jeb nespēja ieņemt vai iznēsāt bērnu, ir reproduktīvās veselības problēma, kas skar 10 – 15% pāru visā pasaulē. Izmaiņas hromosomās kādam no pāra var būt par iemeslu gan neauglībai, gan atkārtotajiem spontānajiem abortiem, gan bērna piedzimšanai ar pārmantotu hromosomu defektu. Daļa šo izmaiņu netiek pamanītas agrīnā vecumā, jo neizraisa redzamus veselības traucējumus un tiek konstatētas tikai tad, kad parādās reproduktīvās sistēmas problēmas.

Vīriešu neauglība var būt saistīta ar dažādiem ģenētiskajiem faktoriem: autosomu aberācijām, gēnu izmaiņām un Y hromosomas mikrodelēcijām. Hromosomu patoloģijas vidēji skar 6% neauglīgo vīriešu un korelē ar spermas daudzumu. Vīriešiem ar neobstruktīvo azoospermiju 16% gadījumos neauglība ir saistīta tieši ar hromosomu defektiem. Biežākie defekti ir dzimumhromosomu skaita izmaiņas un autosomu strukturālās izmaiņas – balansētās translokācijas un inversijas. Vīriešiem ar smagu oligospermiju un neobstruktīvo azoospermiju ir ieteicami ģenētiskie izmeklējumi, jo tie var palīdzēt konsultējot pāri par potenciālajiem pēcnācējiem, kā arī ieteicama, ja sperma tiek izmantota spermas introplazmatiskajā ievadīšanā (ICSI). Sievietes neauglības cēloņi ir saistīti ar dzimumorgānu funkciju traucējumiem, piemēram, primāras amenorejas gadījumā bieži tiek konstatētas hromosomu aberācijas.

Spontāni pārtraukusies grūtniecība ir populācijā izplatīta un var tikt uzskatīta par dabīgo ģenētiski normālo pēcnācēju atlases veidu. Aptuveni 50-60% gadījumu agrīno spontāno abortu izraisītājs ir hromosomālās patoloģijas, kuru sastopamība samazinās, palielinoties grūtniecības laikam. Starp dzīvi dzimušiem bērniem hromosomu defektus atrod 1% gadījumos. Lielākā daļa šo hromosomu izmaiņu ir sporādiskas un to skaits pieaug līdz ar mātes vecumu.

Divi un vairāki sekojoši atkārtoti spontānie aborti pāriem tiek novēroti 1-3% gadījumu, no kuriem 3-5% gadījumu iemesls ir hromosomu izmaiņas, visvairāk – hromosomu translokācijas. Sievietēm hromosomu aberācijas konstatē divas reizes biežāk kā vīriešiem.


Literatūras saraksts:

  1. R.J. McKinlay Gardner, G.R.Sutherland. Chromosome Abnormalities and Genetics Counseling.Oxford Uneversity Press 2004.
  2. L.G.Shaffer, M.L.Slovak, L.J.Campbell. An Internationl System for Human Cytogenetics Nomenclature. Karger 2009.
  3. E.C.A.Permanent Working Groupe for Cytogenetics and Society. General Guidelines and Quality Assurance for Cytogenetics. European Cytogeneticists Association Newsletter 2012. 29:7-29.
  4. D. Neagos, R. Cretu, R.C. Sfetea, L.C. Bohiltea. The importance of screening and prenatal diagnosis in the identification of the numerical chromosomal abnormalities. Maedica 2011. 6(3):179-184.
  5. D.A.H. Whiteman, K. Klinger. Efficiency of rapid in situ hybridization methods for prenatal diagnosis of chromosome abnormalities cousing birth defects. The American Juornal of Human Genetics 1991. 49: A1279.
  6. T. Hassold, P. Hunt. Maternal age and chromosomally abnormal pregnancies: what we know and what we wish we knew. Current Opinion in Pediatrics. 2009. 21(6):703-708.
  7. S.C. Esteves, R. Miyaoka, A. Agarwal. An update on the clinical assessment of the infertile male. Clinics 2011. 66(4):691-700.
  8. M. Dhont. Recurrent miscarriage. Current women’s health reports 2003. 3(5):361-366.
  9. M.D. Stephenson, S. Sierra. Reproductive outcomes in recurrent pregnancy loss associated with a parental carrier of a structural chromosome rearrangement. Human Reprodution 2006. 21(4):1076-1082.
  10. M.D. Stephenson , K.A. Awartani , W.P. Robinson. Cytogenetic analysis of miscarriages from couples with recurrent miscarriage: a case-control study. Human Reproduction 2002. 17(2):446-451.