Введение
В мировой практике одним из важных показателей эффективности системы здравоохранения государства является уровень младенческой смертности [1, 2]. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) в 2019 г. опубликовала суммарное число погибших новорожденных в течение первого месяца жизни по всем странам — членам ВОЗ (194 страны) — 2 млн 400 тыс. детей [1]. Ежедневно, по данным ВОЗ, умирают приблизительно 6 700 новорожденных, что составляет 47% всех случаев смерти детей в возрасте до 5 лет. В первые 7 дней жизни новорожденного в мире зарегистрировано 75% случаев неонатальной смерти, а первые сутки жизни не могут пережить около 1 млн детей [1, 2]. Наиболее частыми причинами смерти новорожденных служат недоношенность, асфиксия, инфекции и врожденные пороки. Частота пороков развития новорожденных (ПРН) колеблется от 2,7 до 16,3%, включая генетические аномалии, которые диагностируются у 5% новорожденных. В Российской Федерации в 2018 г. удельный вес врожденных аномалий (ПРН), деформаций и хромосомных нарушений в структуре причин младенческой смертности составил 11,4% (второе место после «отдельных состояний, возникающих в перинатальном периоде») [3—7]. Пороки развития и хромосомные аномалии приводят к инвалидности, что оказывает на детей, их семьи, систему здравоохранения и общество неблагоприятное влияние.
Актуальность проблемы. На современном этапе развития медицины открыто более 1000 типов хромосомных нарушений, выявляемых у человека. Наиболее распространенной в мире хромосомной аномалией является синдром Дауна. Второе место по частоте среди хромосомных нарушений, по информации в постоянно обновляющейся электронной базе данных «Менделевское наследование у человека» (OMIM), которая находится в Национальном центре биотехнологической информации (США), занимает синдром Ди Джорджи (OMIM 188400, МКБ-Х D82.1), или синдром делеции* (СД) 22q11.2. В конце прошлого века благодаря развитию молекулярной генетики было установлено, что в большинстве случаев при синдроме Ди Джорджи (СДД) имеется субмикроскопическая гетерозиготная делеция (исчезновение очень маленького участка) длинного плеча одной копии 22-й хромосомы (del 22q11.2) размером от 1,5 до 3,0 Мб [8—10].
Частота выявления СД 22q11.2 составляет от 1:3000 до 1:6000 [8, 10], в пренатальной диагностике — до 1:1000. Не наблюдается ни половой, ни этнической предрасположенности к этому синдрому. В основе заболевания лежит нарушение формирования органов, происходящих из третьей жаберной дуги (нижняя часть лицевого скелета, тимус, паращитовидная железа, верхние отделы сердца и магистральных сосудов). Фенотипическая экспрессия синдрома настолько разнообразна, что заставляет задуматься о вероятности гораздо большей распространенности этой патологии в недообследованной популяции [11—13].
В 90% случаев СДД выявляется впервые, в 10% случаев передается от пробанда по аутосомно-доминантному типу [8—10]. В 2013 г. M. Delio и соавт. [14] генотипировали 389 образцов ДНК из семей, страдающих СД 22q11. В 56% наблюдений СД 22q11 имел материнское происхождение, а в 44% — отцовское происхождение делеции de novo, что являлось статистически достоверным (p=0,0151) [14].
История вопроса. Первоначальное описание СД 22q11.2 было получено из опубликованного врачом Анджело Ди Джорджи доклада на конференции иммунологов (США) в 1965 г. Его выступление было посвящено клиническим проявлениям атимии и гипопаратиреоидизма, описанных с рождения. В дальнейшем японскими учеными A. Kinouchi и соавт. (1976), A. Takao и соавт. (1980) также клинически был описан синдром микроделеции 22q11.2 [8]. В ту эпоху, до внедрения в медицину молекулярной генетики, это наследственное заболевание (СДД) определяли как отдельные клинические синдромы: Ди Джорджи (СДД — Di George syndrome, DGS), велокардиофациальный синдром (ВКФС — Velocardiofacial syndrome, VCFS), синдром конотрункальных (нарушение развития выносящих трактов желудочков сердца и формирование различных врожденных пороков сердца) и лицевых аномалий (СКТиЛА — Conotruncal anomalies face syndrome, CTAF), синдром Кайлера (СК — Cayler cardiofacial syndrome), синдром третьего и четвертого фарингеальных мешков (Third and fourth pharyngeal pouch syndrome), синдром Такао (СТ — Takao syndrome), синдром Седлаковой (СД — Sedlackova syndrome) и изолированными пороками сердца, включая тетраду Фалло, перерыв дуги аорты.
Благодаря развитию молекулярной генетики в 90-е годы прошлого века D. Wilson и соавт. (1993), после идентификации этиологии всех описанных синдромов в микроделеции длинного плеча 22-й хромосомы, предложили коллективную аббревиатуру CATCH 22 (Cardiac Abnormality/abnormal facies, T cell deficit due to thymic hypoplasia, Cleft palate, Hypocalcemia due to hypoparathyroidism resulting from 22q11 deletion) [8]. Один из первоначальных авторов аббревиатуры CATCH 22 J. Burn в 1999 г. признал, что термин CATCH означающий на английском языке слово «уловка», имеет ряд негативных смысловых значений и что на практике для этого фенотипа используются разные термины. Поэтому термин-аббревиатура (CATCH 22) не применяется, аналогом ему в современной клинической практике является «синдром делеции 22q11.2» [10]. В XXI веке исследователи из разных стран накопили большой опыт по диагностике, лечению и прогнозу этого хромосомного нарушения [8, 15].
Патогенез патологии. Механизмом возникновения микроделеции 22q11.2 служит неаллельная гомологичная рекомбинация структуры хромосомы. В пределах утраченного (делетированного) участка хромосомы располагаются более 35 генов, влияющих на эмбриогенез и органогенез вилочковой железы, околощитовидных желез, лицевых структур, выходных трактов желудочков сердца и развитие мезодермы головного мозга. Район 22q11.2 является одним из наиболее сложно структурированных областей генома, прежде всего из-за нескольких крупных блоков LCR (locus control region), которые идентичны более чем на 96%. ТВХ1 — основной ген, определяющий фенотипические проявления при СД 22q11.2 (ген фактора транскрипции, участвующего в развитии фарингеальных мешков), поэтому этиологическим кардинальным фактором СДД решено установить патологию гена ТВХ1 [8, 11].
Клинические проявления. СД 22q11.2 (синдром Ди Джорджи) — генетическое заболевание с мультисистемной коморбидностью, включающей врожденные пороки сердца (ВПС), лицевые дизморфии, гипо-/аплазию тимуса и гипопаратиреоз. Степень клинических проявлений микроделеции 22q11.2 широко варьирует от легких лицевых аномалий или задержки развития до тяжелых клинических признаков в виде неразвивающейся беременности и летальных ПРН [8, 10, 15, 16].
Клинические проявления СД 22q11.2 включают следующие нарушения.
1. Психическая патология (85—90% пациентов с СД 22q11.2): умственная отсталость различной степени, заболевания аутистического спектра, депрессии, синдром дефицита внимания и гиперактивности, генерализованные тревожного типа расстройства, специфическая фобия, шизоаффективные расстройства, параноидальная шизофрения [17, 18].
2. Врожденные пороки сердца и магистральных сосудов (75—85%): 1) конотрункальные дефекты (КТД), включающие тетраду Фалло (ТФ), дефекты межжелудочковой перегородки (ДМЖП), двойное отхождение магистральных сосудов (ДОМС) от правого желудочка, общий артериальный ствол (ОАС); 2) бранхиальные аномалии (БА): перерыв дуги аорты (ПДА), коарктация аорты и правосторонняя дуга аорты (ПрДА); 3) комбинации конотрункальных и бранхиальных дефектов (КТД и БА), включая патологию дуги аорты, легочной артерии, инфундибулярной перегородки и полулунных клапанов [19—23].
3. Нарушение клеточного иммунитета (75%), обусловленное врожденной аплазией вилочковой железы: уменьшение числа или полное отсутствие Т-клеток, нарушение бласттрансформации лимфоцитов (полная делеция 22q11.2) или вариант незначительного снижения количества Т-лимфоцитов, гуморальный иммунитет не нарушен (частичная делеция 22q11.2) [24, 25].
4. Эндокринная патология (50—65%): гипопаратиреоз с/без симптоматической гипокальциемией/и, различные варианты нарушения функции щитовидной железы, внутриутробная задержка роста, связанная с низким уровнем соматотропного гормона (около 4% пациентов), низкорослость [26—29].
5. Черепно-лицевые врожденные аномалии: 1) расщелина верхней губы, неба, включая скрытые — подслизистые варианты (14%); 2) типичные черты лица: удлиненная средняя и нижняя части лица, микрогнатия, антимонголоидный разрез глаз, гипертелоризм, короткий фильтр, крупный нос с широким основанием и квадратным кончиком, маленький приоткрытый рот, низко расположенные уши с плохо сформированным завитком, имеющие недостаточный вертикальный диаметр с аномальным складыванием ушной раковины); 3) глухота, снижение слуха [8, 10, 13, 15, 29, 30].
6. Нарушения других органов и систем: атрезия пищевода, поликистоз почек, полидактилия, косолапость, сколиоз, идиопатическая тромбоцитопеническая пурпура, аутоиммунная гемолитическая анемия, псориаз, витилиго, ювенильный ревматоидный артрит, ревматоидный артрит у взрослых и т.д. [8, 30].
При наличии у пациентки симптомов из всех 6 категорий клинических признаков в диагнозе правомочен термин «полная делеция 22q11.2». Однако в клинической практике чаще описана «частичная делеция 22q11.2», так как наблюдались лишь часть описанных симптомов, особенно без проявлений выраженного иммунодефицита [8, 10, 24, 25].
Пренатальная диагностика. Для ранней диагностики наследственных болезней у плода в широкую клиническую практику внедрен комплекс диагностических, прогностических скрининговых технологий и методов — пренатальная диагностика (ПД) [6, 31—33]. В настоящее время не существует лечебных методик для заболевания СД 22q11.2, которые могут привести к выздоровлению. Поэтому очень важны методы ПД, с помощью которых родители будущего ребенка в случае выявления у него патологии СД 22q11.2 имеют возможность принять взвешенное решение о продолжении или прекращении беременности [6, 12, 34].
При помощи скрининговых методов ПД (определение сывороточных маркеров в крови матери, ультразвуковое исследование (УЗИ) плода, инвазивная диагностика ворсин хориона, клеток плода) СД 22q11.2 зачастую пренатально не диагностируется [20, 26, 31]. Диагностика микроделеционных синдромов на дородовом этапе требует использования высокотехнологичных методик в связи с необходимостью выявления субмикроскопических патологий хромосом, которые не могут быть идентифицированы физически при проведении классического цитогенетического исследования с помощью светового микроскопа [9, 35]. К таким высокотехнологичным методикам относят молекулярно-генетическую диагностику, позволяющую выявить патологический участок на хромосоме-мишени. Применяют различные молекулярно-цитогенетические методики: 1) метод флюоресцентной гибридизации in situ (FISH) с применением флюоресцентного локус-специфического ДНК-зонда LSI TUPLE1 SO/LSI ARSA SG для определения наличия микроделеции локуса 22q11.21; 2) метод мультиплексной лигазной амплификации (MLPA — Multiple Ligation-dependent Probe Amplification); 3) кариотипирование BoBs (BACs-on-Beads assay); 4) хромосомный микроматричный анализ (ХМА); 5) сравнительная геномная гибридизация (aCGH); 6) технология массивного параллельного секвенирования (MPS, massive parallel sequencing) — техника определения нуклеотидной последовательности ДНК и РНК для получения формального описания их первичной структуры и цифровой анализ выбранных областей (DANSR) [6, 16].
Метод флюоресцентной гибридизации in situ (FISH) — наиболее испытанный, но дорогостоящий. В методике применяются флуоресцентные ДНК-зонды без необходимости приготовления препаратов метафазных хромосом. Диагностика СДД осуществляется с применением локусспецифических ДНК-зондов к локусу 22q11.2. Поэтому недостаток метода — возможность только частичного исследования кариотипа (по наличию конкретного ДНК-зонда) [17].
В методике мультиплексной лигазной амплификации MLPA (Multiple Ligation-dependent Probe Amplification) применяют геномную ДНК, выделенную из крови плода и клеток амниотической жидкости [35].
В основе кариотипирования методом BoBs (BACs-on-Beads assay) заключена гибридизация фрагментов ДНК с зондами на полистирольных микросферах (диаметр 5 мкм) или искусственных бактериальных хромосомах (Bacterial Artificial Chromosomes, BACs). Микросферы содержат два флуоресцентных красителя различной интенсивности, что позволяет при их комбинации идентифицировать до 100 микросфер. Когда фрагмент ДНК гибридизируется с зондами, уровень флуоресценции микросфер сканируется лазером и идентифицируется их тип. Анализ уровней флуоресценции образца и нормальной ДНК через 24 ч позволяет определить делеции и дупликации в тестовых фрагментах [35]. В 2014 г. опубликованы результаты исследователей из Гонконга: чувствительность для выявления микроцитогенетических синдромов у плода методикой BoBs составила 96,7%, специфичность — 100% [36, 37].
Хромосомный микроматричный анализ (ХМА, comparative genome hybridization (CGH) еще носит название «сравнительная геномная гибридизация с ДНК-микрочипами» (array-CGH, aCGH). ХМА, как и остальные высокотехнологичные методики, является стандартизированным, и за счет использования ЭВМ метод имеет высокую диагностическую разрешающую способность для идентификации большого числа патологических вариаций числа копий (CNVs) сегментов ДНК размером более 1000 нуклеотидов, которые имеют неблагоприятный постнатальный прогноз. Два меченых образца ДНК смешивают в равных количествах и проводят гибридизацию с микроматрицей, содержащей 100 тыс. и более однонитевых олигонуклеотидов, соответствующих различным уникальным последовательностям генома человека. Уникальные последовательности выбирают так, чтобы они были равномерно распределены (менее чем через 30 килобаз) по всему геному. При проведении ХМА ДНК выделяется из некультивируемых образцов, поэтому скорость получения результата выше, чем при использовании классической цитогенетики, которая требует времени на деление клеток. Таким образом, технология ХМА снижает риск ошибки, связанный с человеческим фактором [38—42].
В литературе имеются сообщения о неинвазивном методе исследования — массивное параллельное секвенирование (MPS) и цифровой анализ выбранных областей (DANSR). MPS позволяет идентифицировать в крови матери последовательности внеклеточной ДНК плода, принадлежащие любой хромосоме, а также обнаружить избыточную или недостаточную хромосому. Длина каждого прочтения — 36 нуклеотидов, а результат секвенирования определенной библиотеки — последовательность 5 млн фрагментов ДНК, что составляет 6% генома человека. Затем данные секвенирования сравниваются с последовательностью референсной ДНК, и определяется принадлежность каждого фрагмента той или иной хромосоме. Существуют две технологии MPS: MPSS (Massive parallel signature sequencing) и DANSR (Digital Analysis of Selected Regions). Суть MPSS заключается в секвенировании коротких фрагментов ДНК плода с последующим анализом их локализации по хромосомам. Так как ДНК плода является низкомолекулярной, ее можно применять для приготовления библиотек фрагментов ДНК. Не отмечено ложноположительных результатов, чувствительность метода составила 100%, специфичность — более 99,9% для анеуплоидий [43, 44]. При цифровом анализе выбранных областей (DANSR) одновременно проводятся количественное и селективное секвенирования неполиморфных локусов хромосом. Для определения группы высокого риска развития СД 22q11.2 в 1 953 образцах ДНК плода у беременных была оценена эффективность Harmony Prenatal Test. Чувствительность теста составила 75,4%, а специфичность на 1614 образцах — 99,5%. Не было зафиксировано ложноположительных результатов [43].
Важно определить пренатальные параметры для скрининговых УЗИ, которые позволят сформировать группы риска развития СД 22q11.2 у плода для дальнейшего персонифицированного применения молекулярно-цитогенетических методик. Последние 3 десятилетия ведется поиск ультразвуковых диагностических симптомов плода, в основу которых исследователи берут постнатальные клинические симптомы. По опубликованным данным результатов пренатальной эхокардиографии в отношении выявления врожденных пороков сердца у плода (КТД и БА), характерных для СДД [15, 16, 20, 45, 46], среди 149 обследованных беременных в сроке более 16 нед с пороками сердца у плода СД 22q11.2 был выявлен в 10 наблюдениях, в перерасчете на конотрункальные аномалии частота составила 6,7% [46]. В более поздних исследованиях описано 69 плодов с конотрункальными аномалиями в сроке беременности 22 нед, среди которых у 18 (26%) обнаружен СД 22q11.2 [47].
T. Vigneswaran и соавт. [48] провели изучение расположения оси сердца и установили, что у плодов с конотрункальными аномалиями и СД 22q11.2 угол расположения оси сердца достоверно (p=0,02) больше, чем у плодов с конотрункальными аномалиями без СД22q11.2 — 68,6±15,2 и 58,7±13,8° соответственно. Однако в этой работе не представлена пороговая величина угла расположения оси сердца плода для выделения группы высокого риска развития СД 22q11.2.
Менее изучены возможности эхографически исследовать тимус и околощитовидные железы на дородовом этапе. С помощью 2D-визуализации тимус был идентифицирован в передневерхнем средостении как тонкая гипоэхогенная область [49]. Для определения размеров вилочковой железы у плода введен термин «тимоторакальное отношение» (ТТО), которое оценивают при УЗИ-сканировании поперечного среза грудной клетки плода («срез через 3 сосуда и трахею») и по измерению переднезаднего размера тимуса (t), а также интраторакального диаметра (d) [45, 47, 49—51]. ТТО представляет собой частное двух измерений — t и d. В сроке от 15 до 39 нед беременности среднее значение ТТО составило 0,44 [46].
Проведено многоцентровое ретроспективное обсервационное исследование в двух многопрофильных центрах пренатальной диагностики на юге Франции, в которых изучалось прицельное дородовое исследование плодов на наличие микроделеций 22q11.2 при сочетании гипоплазии/аплазии тимуса и изолированного многоводия [52].
Измерение ТТО (диагностический порог — 0,35 и менее) рассматривается как показатель для дальнейшего углубленного УЗИ с целью выявления конотрункальных заболеваний сердца [51]. Исследовано ТТО в группе одноплодных беременных (23 плода с конотрункальными дефектами и СД 22q11.2), которое достоверно отличалось более низким показателем, чем в группе беременных со здоровыми плодами (67) — 0,32±0,08 против 0,41±0,08 (p<0,001) [51].
В другом исследовании в 6 наблюдениях тимус не удалось идентифицировать, и у всех 6 был СД 22q11.2. Состояние тимуса исследовалось при постнатальной эхокардиографии или аутопсии в 11 из 15 наблюдений, диагностированных пренатально [49].
Согласно данным Ю.О. Козловой и соавт. [53] СД 22q11.2 был диагностирован только в одном (4,1%) из 24 наблюдений ВПС у плода, при этом у плода отмечено сочетание ВПС с аплазией тимуса [53]. С.И. Бурякова и соавт. [21] опубликовали численные значения угла расположения оси сердца у плодов с СДД, которые в среднем составили более 60,5° (в норме 45°), а при сочетании с гипоплазией тимуса и КТД оно составило 83,3°.
A. Woitowicz и соавт. [54] обследовали 46 плодов с правой дугой аорты и диагностировали СД 22q11.2 в 6 из 7 наблюдений, сопровождавшихся гипо- или аплазией тимуса. Аналогичные данные получены в другом исследовании, СДД обнаружен в 7 наблюдениях среди 82 плодов с диагнозом правой дуги аорты — 8,5% (95% ДИ 3,8—17,3%) [55]. Тимус был меньше нормальных размеров или не визуализировался у всех 7 плодов, а дополнительные аномальные сонографические данные имелись у 4 беременных [55].
Исследование группы врачей под руководством R. Chaoui [56] показало, что у 9 из 10 плодов с гипо- или аплазией тимуса и одновременно выявленными пороками сердца — конотрункальными дефектами (тетрада Фалло, ДМЖП, ДОМС от правого желудочка, ОАС) была диагностирована делеция 22q11.2. Таким образом, чувствительность пренатального ультразвукового выявления СДД при сочетания КТД с уменьшением или отсутствием тимуса, по данным разных исследователей, составила от 83 до 90%, специфичность до 98,5%, что подтверждено исследованиями зарубежных и отечественных ученых [46—48, 51, 53—56].
Поиск новых диагностических маркеров СДД продолжается. Опубликованы данные о достоверном увеличении размеров полости прозрачной перегородки у плодов с СДД в сроке от 16 до 34 нед. Ширина полости коррелировала с бипариетальным размером головки плода, были построены эталонные кривые и рассчитаны z-баллы. У 25 плодов из 37 с синдромом Ди Джорджи (67,5%) была увеличена полость прозрачной перегородки со средним z-баллом 2,64 (p<0,0001). При выявлении данного маркера важно направить беременную на консультацию генетика и дальнейшее высокотехнологичное микроцитогенетическое исследование, чтобы вовремя распознать данную хромосомную патологию [57].
Соответственно, выявление гипо- или аплазии тимуса в сочетании с конотрункальными аномалиями у плода является наиболее значимым в пренатальной идентификации СД22q11.2 [45, 49, 52]. Однако такие измерительные методики не применяются при скрининговом УЗИ в I или II триместрах беременности у плода. В заключении УЗИ-скрининга чаще всего значатся: патология лица (расщелина губы, аномальное расположение ушных раковин), или ВПР сердца (ДМЖП, ПрДА и т.д.), желудочно-кишечного тракта (диафрагмальная грыжа, атрезия ануса, пищевода и т.д.), нервной системы (менингомиелоцеле, расширение полости прозрачной перегородки) [45, 49, 52, 57, 58].
Заключение
Таким образом, разработка расширенного протокола ультразвукового скринингового исследования в сроке 18—21 нед беременности (включение размеров тимоторакального соотношения и размеров полости прозрачной перегородки), последовательной тактики выявления эхографических критериев у плода, формирование группы высокого риска развития синдрома делеции 22q11.2 и дальнейшее обследование беременных с помощью методов лабораторной пренатальной диагностики микроделеционных синдромов позволят выявлять эту патологию с высокой частотой. В заключение можно отметить, что выявление СД22q11.2 на пренатальном этапе является медицински и социально значимым результатом.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — Е.А. Винокурова, Е.Г. Скрябин
Сбор и обработка материала — Е.А. Винокурова, В.П. Белов
Написание текста — Е.А. Винокурова, В.П. Белов
Редактирование — Е.А. Винокурова, Е.Г. Скрябин
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Participation of authors:
Concept and design of the study — E.A. Vinokurova, E.G. Skryabin
Data collection and processing — E.A. Vinokurova, V.P. Belov
Text writing — E.A. Vinokurova, V.P. Belov
Editing — E.A. Vinokurova, E.G. Skryabin
Authors declare lack of the conflicts of interests.
*Англ. deletion — удаление или утрата части генетического материала хромосомы.