Возможность детального прижизненного исследования плодов человека с уже установленным кариотипом открывает новые, недоступные ранее, перспективы для изучения фенотипических особенностей
проявления хромосомных аберраций на разных стадиях эмбриогенеза человека. Именно такой комплексный подход нам представляется важным и особенно перспективным для решения задач цитогенетики развития человека.
Так, исследования с помощью методов УЗД позволяют установить целый ряд аномалий головного мозга, которые в результате аутолиза и механических повреждений оказываются малопригодными для макроскопического и микроскопического анализа. Аналогичная ситуация отмечается в отношении аномалий почек, в частности, пиелоэктазии (гидронефроза). С другой стороны, в ряде случаев у плодов при вскрытии регистрируются пороки, которые в силу различных причин не были отмечены при УЗИ. Сопоставление результатов УЗИ и патологоанатомического диагноза показывает, что доля ложноположительных и ложноотрицательных заключений может варьировать от 3 до 26 % [45, 77].
Кроме повышения эффективности пренатальной диагностики, такой комплексный подход позволяет решать и ряд фундаментальных задач. Так, во всех случаях моносомии Х и триплоидии плоды имели несовместимые с жизнью пороки развития, выявленные при УЗИ. Полученные результаты и данные литературы свидетельствуют о том, что такие частые во второй половине беременности пороки как кистоз почек (характерный для трисомий 13 и 18) или атрезия двенадцатиперстной кишки (при трисомии 21), аномалии лимфатической системы (при моносомии Х) и многие другие, могут быть выявлены уже на 8-10 неделях развития. Следовательно, УЗ-метод пренатальной диагностики позволяет анализировать специфику пороков на протяжении всего периода органогенеза, а сведения, полученные при патоморфологических исследованиях аутопсийного материала после прерывания беременности в I триместре беременности, помогают воссоздать полную картину генеза отдельных пороков, и, следовательно, приблизиться к пониманию патогенеза сочетанных аномалий развития. Очевидно, что такой подход ранее был недоступен при исследовании не только спонтанных абортусов разных сроков развития, но и абортов, индуцированных во II триместре беременности. Кропотливый труд и ювелирная техника белорусских морфологов, возглавляемых профессором Г. И. Лазюком, по исследованию эмбрионов 7-12 недель развития с хромосомным дисбалансом, абортированных после пренатальной диагностики, позволили установить интересные факты формирования пороков. Так, показано, что первичным при кистозе почек у плодов с Тс13 является их чрезмерная дольчатость, возникающая вследствие гипоплазии нефрогенной зоны. Это принципиально отличает данный порок от кистозных изменений почек при других хромосомных синдромах [77]. Удалось установить, что отличительной особенностью нарушений сердечно-сосудистой системы у плодов с кариотипом 45,Х является гипоплазия дуги аорты на участке между левой сонной и левой подключичной артериями, по диаметру сопоставимая с сонной артерией [115]. Эти результаты наглядно демонстрируют не только возможности патоморфологических исследований эмбрионов I триместра, но и представляют собой принципиально новый подход к выяснению патогенеза изолированных и сочетанных пороков, к изучению иерархии нарушений морфогенеза, к пониманию компенсаторных механизмов в процессе дальнейшего внутриутробного развития.
Не менее интересным в этом плане является изучение аномалий развития экстраэмбриональных органов. При УЗИ в I триместре беременности основное внимание уделяется оценке состояния желточного мешка, который осуществляет важные функции по обеспечению нормального развития эмбриона (см. главу 1). Персистентция или преждевременное исчезновение желточного мешка являются прогностическими признаками неблагополучного развития беременности, часто завершающейся спонтанными абортами [133]. При УЗ-сканировании в ранние сроки беременности визуализируется также амниотическая оболочка, которая сливается с хорионом к концу I триместра. Исследования амниотической (целомической) и хориальной (экзоцеломической) полостей представляют собой специализированный вид исследований и не используются в широкой практике, тем более, в рамках УЗ-скрининга.
В плане УЗМ хромосомной патологии интерес представляют также длина, толщина и индекс извитости пуповины. Визуализация пуповины возможна в I триместре беременности, точнее с 9-й недели, когда пуповина приобретает спиралевидный ход, а ее длина примерно соответствует копчико-теменному размеру. Число витков (13-15) пуповины окончательно формируется к концу I триместра [160]. Индекс спирализации (число петель на длину пуповины) и угол между продольной осью и артериями пуповины максимальны в конце I — начале
II триместра и снижаются по мере прогрессирования беременности [799]. Диаметр сосудов (две артерии и одна вена) и длина пуповины, которая во II триместре имеет структуру канатика, линейно растут до 32-35 недель, а затем за счет естественного уменьшения вартонова студня — прогрессивно уменьшаются. Оказалось, что при некоторых анеуплоидиях (трисомии 18 и 21, моносомия Х) толщина пуповины в 14-23 недели может превышать нормальную [720]. Кроме того, при синдроме Дауна пуповина характеризуется уменьшением числа петель, т. е. снижением индекса спирализации [799]. Однако в настоящее время лишь гипоплазия артерии пуповины во II триместре беременности завоевала признание в качестве УЗМ хромосомной патологии.
При оценке структуры хориона и плаценты основное внимание обращается на их толщину в области пуповины. Утолщение плаценты наблюдается при водянке плода, гемолитической болезни, сахарном диабете и инфекциях, истончение — при плацентарной недостаточности. Во II триместре по 4-балльной шкале оценивается также степень зрелости плаценты. Сроки выявления межворсинковых пространств, сопровождающихся нарушением маточно-плацентарного кровотока, колеблются от 15 до 40 недель, и их оценка представляет определенные трудности вследствие незначительных размеров. Увеличение межворсинковых пространств обычно не рассматривается как серьезное нарушение развития, хотя и влечет за собой углубленное динамичное обследование плода [133].
Основные сведения о морфологических особенностях хориона и плаценты при хромосомных нарушениях получены при исследовании этих тканей у спонтанных и медицинских абортусов. Отмечена тенденция к увеличению веса плаценты при трисомии 21 и ее уменьшение по сравнению с нормой при трисомиях 13 и 18 [815]. Характерным для всех анеуплоидий является уменьшение ветвления ворсин хориона, их слабая васкуляризация, отечность и гипоплазия трофобласта [522]. У 72,9 % зародышей с трисомией аутосом отмечается незрелость ворсин, а в 62,5 % случаях — нарушения их созревания [239]. Изменения ворсин при кариотипе 69,ХХХ и 69,XXY, как правило, соответствуют частичному пузырному заносу, что отмечается практически у всех медицинских и спонтанных абортусов с триплоидией [116].
Одной из любопытных находок в наших исследованиях оказалось устойчивое изменение структуры синцития, проявляющееся в многослойном расположении ядер округлой формы в виде «щетки», зарегистрированное у плодов с трисомией 18 разных сроков развития (14, 22 и 24 недели беременности). Эта аномалия свидетельствует, по-видимому, о нарушениях дифференцировки цитотрофобласта (рис. 8.15). Однако специфичность этого признака для трисомии 18 требует подтверждения. В целом, как следует из обобщенных данных литературы и результатов собственных исследований, патоморфологические изменения плаценты при геномных мутациях неспецифичны и, скорее, отражают нарушения функций плаценты. Пока наблюдения за развитием гетероплоидных зародышей и их провизорных органов на разных сроках развития носят ориентировочный характер. Однако они наглядно демонстрируют высокую информативность комплексного цитогенетического и морфофункционального подхода к проблеме раннего онтогенеза человека.
Причины нарушения морфогенеза в условиях хромосомного дисбаланса по-прежнему остаются малопонятными. Опыты in vitro на культурах анеуп- лоидных клеток убедительно показали их низкую жизнеспособность, изменения параметров клеточного цикла, нарушения подвижности и состава межклеточного матрикса [47, 93, 96]. На основании этих данных К. Н. Гринбергом и его учениками были сформулированы представления о специфическом фенотипе клеток с гетероплоидным кариотипом и высказано предположение о наличии клеточного «канализированного механизма» реализации хромосомного дисбаланса [96]. Авторы этих исследований отмечают однотипный характер цитологических изменений, так называемый «клеточный синдром», многие проявления которого фактически не зависят от специфики хромосом, вовлеченных в трисомию. Признавая безусловную ценность этих исследований, уместно обратить внимание на то, что они проведены на материале спонтанных абортов в условиях опытов in vitro.
До сих пор в литературе отсутствует обобщающая, фундаментальная теория патогенеза хромосомных болезней человека. В этой связи уместно отметить, что хромосомные нарушения, возникающие в гаметогенезе или на ранних стадиях эмбриогенеза человека вполне могут быть сравнимы с повреждающими экзогенными факторами, действующими на разных стадиях эмбриогенеза. Согласно теории критических периодов развития П. Г. Светлова, у зародышей млекопитающих и человека выделяют два критических периода развития — период бластуляции, совпадающий со временем имплантации, и период активного органогенеза, соответствующий периоду плацентации [170]. Развитию каждого эмбрионального зачатка предшествует свой критический период, воздействие во время которого приводит к нарушениям процессов морфогенеза, результатом чего собственно и являются пороки развития (аномалии).
Анализ особенностей фенотипического проявления хромосомных аберраций в эмбриогенезе человека хорошо укладывается в теорию критических периодов развития П. Г. Светлова. Так, анализ доимплантационных зародышей человека указывает на массовую гибель зародышей с хромосомными аберрациями (бластопатии), в том числе с мозаицизмом хромосом, при переходе от стадии морулы к стадии бластоцисты. Элиминация гетероплоидных зародышей во время имплантации и плацентации (эмбриопатии), скорее всего, обусловлена «клеточным синдромом» хромосомных аберраций (см. выше), затрагивающим и провизорные органы формирующегося зародыша. Наконец, многочисленные аномалии (ВПР и МВПР) и эмбриональная гибель гетероплоидных зародышей, регистрируемые на более поздних стадиях, являются результатом структурных повреждений отдельных эмбриональных зачатков и систем, которые влекут за собой и функциональные расстройства. При этом спектры морфологических и функциональных повреждений при дисбалансе разных хромосом могут не совпадать. В постнатальном периоде они реализуются в те или иные синдромы хромосомных болезней. При отсутствии или ослаблении соответствующих компенсаторных механизмов, такие нарушения могут быть причиной гибели зародышей с хромосомными аберрациями во II триместре беременности (фетопатии). Таким образом, фенотипические проявления хромосомных нарушений в эмбриогенезе человека можно рассматривать как еще одно подтверждение теории критических периодов развития, которая объясняет механизмы реализации не только повреждающего действия экзогенных факторов, но и геномного дисбаланса.
Можно надеяться, что по мере дальнейшего совершенствования ультразвуковой техники и заинтересованности врачей УЗД и патоморфологов, особенности эмбрионального развития гетероплоидных зародышей будут детально изучены. Возможно, только в настоящее время на основе принципов функциональной геномики будет сформулирована общая теория взаимоотношения фенотипа и кариотипа при хромосомном дисбалансе. Некоторые аспекты этой интересной проблемы будут рассмотрены в главах 10 и 11.