Посещений:
Пузырный Занос

Генетика

The genetics of hydatidiform moles: new lights on an ancient disease.
Slim R, Mehio A.
Clin Genet 2007: 71: 25–34.

Article

Hydatidiform mole (HM) is a human pregnancy with no embryo but cystic degeneration of chorionic villi. The common form of this condition occurs in 1 in every 1500 pregnancies in western societies and at a higher incidence in some geographic regions and populations. Recurrent moles account for 2% of all molar cases and a few of them occur in more than one family member. By studying a familial form of recurrent moles, a recessive maternal locus responsible for this condition was mapped to 19q13.4 and causative mutations identified. The defective protein, NALP7, is part of the CATERPILLAR protein family with roles in pathogen-induced inflammation and apoptosis. The exact role of NALP7 in the pathophysiology of molar pregnancies is unknown yet. NALP7 could have a role either in oogenesis or in the endometrium during trophoblast invasion and decidualization. In this review, we outlined recent advances in the field of HMs and reviewed the literature in the light of the new data.


Рис.1.  |  Gross morphology of a hydatidiform mole. (a) Photograph taken directly after the evacuation of the tissue showing hydropic degeneration of chorionic villi with visible vesicles. (b) Photograph of another hydatidiform mole after washes and lyses of red blood cells.


Рис.2.  |  Histology of chorionic villi in a complete hydatidiform mole and a normal pregnancy. (a) Complete hydatidiform mole. Microphotographs showing two chorionic villi with hydropic changes and abnormal circumferential proliferation of the trophoblast surrounding the chorionic villi. Note the presence of a cistern in the left villus and the absence of fetal vessels in the two villi. (b) A normal pregnancy of similar gestational age. Note the normal polar arrangements of proliferating trophoblastic cells and the presence of fetal vessels (arrows).


Рис.3.  |  Histopathology of blighted ovum. (a) Chorionic villi with hydropic changes and mild sclerosis. Note the absence of excessive trophoblastic cell proliferation around the chorionic villi. (b) Lower magnification of the same sample showing the presence of an empty gestational sac with the two characteristic layers, chorion (the outer membrane) and amnion (the inner membrane).


Рис.4.  |  NALP7 protein structure and positions of the reported mutations. PYD, pyrin domain (also called DAPIN domain) found in all NALP proteins; NACHT domain found in neuronal apoptosis inhibitor proteins (NAIP), the major histocompatibility complex class II transactivator (CIITA), HET-E and TP1 proteins all involved in sensing intracellular pathogens or their derived molecules; and LRR, leucine-rich repeats.

Tabl.1  |  History of hydatidiform moles

Tabl.2  |  History of hydatidiform moles

Hydatidiform mole (HM) (OMIM 231090) болезнь, распознаваемая с древности. Она очаровывает и озадачивает биологов последние два века. Гиппократ в своем трактате 'Air, Water and Places' описал это заболевание, 'The women appear to be with child, … this happens from the dropsy of the uterus,' приписывая его появление питью нездоровой воды из болот. Из его монографии неясно, какому фактору в воде это приписывается. Но он определенно говорил о спорадической, неповторяющейся форме этого заболевания. Согласно Brews, впервые давшему название 'hydatids' and 'moles' которые были использованы совместно в William Smellie коллекции случаеви наблюдений в акушерстве; коллекция VIII, обозначенная "Of what is commonly called the false conception, Moles and Hydatides" (1,2). В Table 1 представлены забытые данные по истори HMs, которая привела к современному определению, доброкачественная опухоль трофобласта, приводящая к аберрантной беременности у женщин в отсутвтвие эмбриона, но с кистозной дегенерацией ворсинок хориона.

Epidemiology


HMs относительно распространенное заболевание, встречающееся приблизительно 1 на 1500 беременностей в Европе и Северной Америке (3–10). Этот показатель варьирует между этническими группами и в 2–10 раз выше в некоторых странах Латинской Америки, Среднего Востока и Дальнего Востока с наивысшими частотами в Mexico, Iran и Indonesia (3–10). Проведены некоторые исследования, чтобы скоррелировать высокие показатели moles в определенных расовых группах с генетическими и средовыми факторами, такими как предпочтения в пище, дефицит витамина А и вирусные факторы. Эти исследования показали, что женщины Азиатского происхождения имееют более высокий риск возникновения moles, чем др.(11, 12). Помимо этнического фактора, единственной найденной корреляцией оказался повышенный показатель moles у женщин после 45 и тинейджеров (4-8,10,11,13–17). Molar (с перерождением плода) беременности обычно не повторяются. Однако, женщины с предыдущим HM имеют более высокий риск возникновения вторичной mole, чем женщины из общей популяции (4,5, 7,8, 10,17), указывая на их генетическую чувствительность. После предыдущей mole, риск второй такой беременности в 5–40 раз выше, чем у женщин генеральной популяции. Этот риск возрастает после второй mole и снижается, если женщина имеет одну или более нормальных беременностей. Recurrent HMs (RHMs) у члена одной семьи встречаются в 0.6–2.57% от всех molar беременносей (18, 19) и в редких случаях, по крайней мере, две женщины родственницы из одной и той же семьи (семейные случаи) (20–34).

Clinical presentation


В прошлом первым проявлением типичной HM было вагинальное кровотечение в среднем триместре беременности, что сопровождалось выходом лозоподобных структур из влагалища. Из др. признаков можно включить более значительный, чем в норме рост матки, абдоминальные боли, тяжлеые тошнота и рвота (hyperemesis gravidarum), ассоциированные с высоким уровнем human chorionic gonadotropin (hCG), гормона обычно продуцируемого во время беременности, но присутствующего на значительно боее высоких уровнях при HMs. Сегодня благодрая рутинному использованию ультрасонографии при мониторинге беременностей, начиная с 8-й недели беременности, HMs диагностируются на раннрих сроках. Поэтому HM редко представлена классиическими признаками и симптомами избыточных размеров матки. Большинство пациенток с вагинальными кровотечениями обнаруживаются после ультрасонограйии (35, 36). После диагноза, moles эвакуируются с помощью дилятации и вакумного выскабливания и пациенткам проводятся серии оценок сывороточного hCG до тех пор, пока уровень hCG не снижится до нормы. Осложнения могут возникать примерно в 15% , когда остатки molar ткани проникают в стенку матки, приводя к инваживным mole или в редких случаях (2–5%) к choriocarcinoma, злокачественной, быстро растущей и метастазирующей раковой опухоли.

Histopathology


Базируясь на гистопатологии эвакуированной molar ткани, HMs подразделяются на два типа: complete hydatidiform moles (CHMs) и partial hydatidiform moles (PHMs). CHMs характеризуются гидропической дегенерацией всех ворсинок в отсутствие эмбриона, cord и аминиотических мамбран. При CHMs, все ворсинки увеличены с цистернами, безсосудистые (без плодных сосудов) и окружены областью избыточной пролиферации трофобласта (Figs 1 and 2). PHMs характеризуются фокальной трофобластической пролиферацией со смесью из нормальных размеров ворсинок и отечных ворсинок. Трофобластическая пролиферация менее выражена, чем при полной moles. Эмбрион, cord и амниотические оболочки обычно присутствуют при частичных moles (3, 6). В немногих случаях, moles трудно подразделить на частичную или полную формы из-за эмбриональной ткани, которая в редких случаях обнаруживается и при полных moles (37) и сегодня в некоторых случаях moles эвакуируются рано (38, 39). В последнее время, когда остановившиеся беременности пытаются исследовать гистологически во время их спонтанного проявления, кистозные изменения хориональных ворсинок обнаруживаются в 66% рано остановившихся беременностей (40). Hertig в своем обзоре по генезу HMs полагает, что разрушенное яйцо, которое составляет 50% случаев спонтанных абортов, является источником HMs. В самом деле, разрушенное яйцо (whose name is misleading and not accurate) является продуктом слияния источников от двух родителей. Испорченное яйцо не содержит эмбриона. но обладает часто hydatidiform дегенерацией хориональных ворсинок (Fig. 3) и некоторыми кариотипическими аномалиями (41–43). Взаимоотношение между испорченным яйцом и HMs неясно, но некоторые пациентки с RHMs также имеют испорченное яйцо [(30); and unpublished observations].

Cytogenetics


Первые исследования кариотипа molar беременностей ведут назад к самым ранним дням цитогенетики с открытием полового хроматина или телец Барра, которые выявили их присутствие в большинстве полных moles (44). Это было интригующим наблюдением, т.к. соотношение мальчиков к девочкам д. быть 50:50. Объяснение этому наблюдению было дано Kajii and Ohama (45), которые подтвердили присутствие двух Х хромосом в большинстве moles и продемонстрировали их андрогенетическую моноспермную природу. Однако, двухспермные moles с 46,XY кариотипом также обнаруживались в редких случаях (4%) (46). PHMs были в целом триплоидными с 69 хромосомами и обычно содержали два набора отцовских хромосом и один набор материнских хромосом (diandric).
Недавние сообщения указывают на ограниченные количества таких случаев, т.к. 80% CHMs имеют диплоидный геном и являются андрогенетическими. Среди них 60% являются моноспермными и 20% dispermic (47, 48). Оставшиеся 20% имеют двуродительский геномный вклад в свой геном.

A maternal locus responsible for recurrent HMs


Молекулярный анализ семейных форм проведен сравнительно недавно. В 1999 первый семейный случай recurrent moles был пронализирован и molar ткани оказались диплоидныи с вкладами обоих родителей в их геном (49). Эта и ещё одна семья из др. этнической позволила картировать материнский дефектный локус для этого заболевания в 19q13.4 (50). К тому времени только 7 семейных случаев moles было представлено в базе данных OMIM и англ. PubMed литературе. С 1999, описано 14 новых семей с RHMs, это указщывает на то, что эта болезнь более часта, чем первоначльно полагалось. Анализ этих семей уменьшил размер области кандидата (27, 31, 51) и продемонстрировал генетическую гетерогенность семейных RHMs (28, 52).

Epigenetics of HMs
<

Historical view


Роль эпигенетики в патологии HMs стала ясной после демонстрации, что CHMs являются androgenetic (45). Эти находки пролили свет, сравнив lандрогенетические moles с др. патологией человека, овариальными тератомами, которые являются партеногенетическими опухолями, происходящими из зародышевых клеток, которые развиваются из материнской овариальной ткани без внесения вклада самцов (53). В противоложность андрогенетическим HMs, которые не содержат эмбриональной ткани, овариальные тератомы как и др. опухоли зародышевых клеток, содержат высоко дифференцированные ткани, такие как волосы, зубы, хрящи, кости и тироидные фолликулы. В то время существовал большой интерес понять клеточную плюрипотентность и дифференцировку и в результате, почему parthenogenones, gynogenones м androgenones не развиваются у млекопитающих до рождения. Ответы на эти вопросы были получены Surani et al. (54) и Solter (55), которые внесли огромный вклад в современное понимание разных ролей материнского и отцовского геномов. Работа Surani and Barton по транслпнтации мышиных пронуклеусов привели к заключению, что отцовский геном существенен для развития внеэмбриональных тканей, в то время как материнский геном существенен для развития самого эмбриона. Эти наблюдения согласовались с наблюдениями за триплоидными эмбрионами и плодами, когда diandric эмбрионы с 46 отцовскими и 23 материнскими хромосомами приводили к PHMs, тогда как digynic эмбрионы, с 46 материнскими и 23 отцовскими хромосомами вели к абортации хорошо сформированного эмбриона без избыточного развития трофобласта (rev. Ref. (56)). Всё это привело к общему мнению, что чрезмерное развитие трофобласта при HMs обусловлено экспрессией двух доз импринтированных, отцовски экспрессируемых генов, тогда как отсутствие эмбриона при CHMs обусловлено отсутствием импринтируемых, матерински экспрессируемых генов.
Разные группы подтвердили андрогенетическую природу большинства moles и были предложены гипотетические механизмы для объяснения отсутствия материнского генома в molar тканях; Wake et al. постулировали, что андрогенетические moles являются результатом оплодтворенного яйца, в котором материнское ядро или элиминировалось или инактивировалось (57), а Jacobs et al. (58) предположили, что HMs происходят в результате оплодотворения пустой яйцеклетки гаплоидным спермием, ядро удваивается, чтобы воссоздать диплоидный геном. Из 24 moles проанализированных Jacobs et al. (58), два были диплоидными со вкладом материнского и отцовского генетических complements. Однако, авт. не стали это коментировать; они обозначили один как атипичная mole и не пришли к соглашению относительно второго. В самом деле, двуродительские moles неотличимы на клиническом и патологическом уровне от андрогенетических аналогов; они были только обнаружены после анализа полиморфных маркеров.

Deregulation of imprinted genes in biparental HMs


Исходная 19q13.4 HM область кандидат занимала 4.8-Mb и содержала несколько Kru"ppel-типа (C2H2) zinc finger генов, выполняющих роль транс-действующих регуляторов транскрипции др. генов. Кроме того, присутствие в HM области кандидате импринтированного гена, PEG3, и возможно др., базируется на их появлении в кластерах, это породило веру, что причинные мутации, отвественные за двуродительские RHMs, дерегулируют экспрессию некоторых импринтированных генов. Интересными примерами таких генов являются два Kru"ppel-типа (C2H2) zinc finger гены, CTCF (chromosome 16) и BORIS (chromosome 20) (59), первый изних участвует в замалчивании импринтированных H19-Igf2 (rev. Refs. (60, 61), β-globin (62) и Tsix (63)). Это привело Judson et al. (28) к анализу метилирования некоторых импринтированных генов при двуродительском HM. Авт. продемонстрировали отсутствие маркеров метилирования в 6 из 8 проанализированных отцовских экспрессируемых генов и усиление маркеров метилирования на одном из двух материснких экспрессируемых генов. Они предположили, что причинный ген, ведущий к RHMs в их семье, который не сцеплен с 19q13.4, является транс-действующим фактором, ответственным за установление импринтинга. В др. исследовании проанализировано метилирование 4 импринтируемых генов в двух molar тканях из семьи со сцеплением с 19q13.4 и пришли к той же самой динамике развития результатов, отсутсвие маркеров метилирования на отцовских экспрессируемых генах и избыток маркеров метилирования на материнских экспрессируемых генах (64). Используя ДНК полиморфизмы, отсутствие и избыток метилирования ДНК было показано только на материнских аллелях. Чтобы исследовать, может ли этот избыток метилирования ДНК приводить к аномальному удалению grandparental маркеров в примордиальных зародышевых клетках пациентов, мы отслеживали наследование аномально метилированных аллелей в molar ткани и установили, что избыток метилирования происходит в двух случаях неметилированных аллелей у пациентов. Это указывает на то, что аномальное метилирование, по крайней мере, одного из двух генов приобретается de novo или в материнской зародышевой линии или пост-зиготически или после имплантации (65). До сих пор только одно исследования было адресовано иммуногистохимии экспрессии импринтируемого гена, p57KIP2, при RHMs, вызванной дефектами в 19q13.4 и оно выявило его недостаточную экспрессию (29), это согласуется с упомянутыми выше данными по метилированию.

Normal post-zygotic DNA methylation in biparental HMs


Двуродительские molar ткани, обусловленные дефектами в 19q13.4, были проанализированы дальше, чтобы изучить состояние метилирования ДНК в др. типа CpG-богатых регионах. Этот анализ продемонстрировал нормальное метилирование ДНК повторяющихся элементов и сателитных последовательностей; промоторов неактивных генов на инактивированной Х хромосоме; и 13 основных CpG-богатых регионов, окруженных дифференциально метилированной областью импринтируемого, отцовски экспрессируемого PEG3. Эти данные показали, что пост-зиготическое деметилирование ДНК, de novo метилирование и Х-инактивация происходят нормально при двуродительских RHMs. Кроме того, три связанных с раком гена, известные как аномально гиперметилированные, при некоторых спорадических HMs также были нормально метилированы (66). Однако, анализ этого ограниченного числа не-импринтируемых генов не позволяет придти к общему выводу об их статусе метилирования в molar тканях. Мы ожидаем, что др. не-импринтируемые гены будут аномально метилированы в этих тканях. Нам не удалось идентифицировать такие гены с помощью глобального подхода к метилированию и мы использовали ограниченное landmark genome сканирование; лишь немногие локусы предполагалось выявить с помощью этого метода, и ни один из них не был подтвержден с помощью др. Оценка транскрипции генов с помощью микромассивов, в случаях, где РНК из molar тканей оказались доступны, оказалась наилучшим подходм для идентифкации одиночных копий генов, которые дерегулируются в хориональных ворсинках RHMs.

Immunology and HMs


Задолго до выявления роли эпигенетики в патологии moles, иммунология рассматривалась как причина различных форм потери беременности, включая и HMs. Корни этого мнения возвращают нас к началу 20 столетия, когда Medawar's была сформулирована гипотеза в 1953 для объяснения, как плод млекопитающих избегает действия иммунной системы матери (67). Medawar's гипотеза высказывает предположение, что аномальные иммунные взаимоотношения между матерью и её плодом могут лежать в основе патологических беременностей, таких как HMs, choriocarcinoma и хронические аборты (68–71). В некоторых исследованиях эти аномальные иммунные взаимоотношения были приписаны недостаточности плодных антигенных стимулов, вызываемой общностью некоторых HLA антигенов между пациентками и их партнерами (72). В случаях, где было изучено расхождение родительских HLA, общие аллели были обнаружены при андрогенетических moles, указывая тем самым или на преимущественное оплодотворение спермиями, несущими общий антиген, или на материнский отбор и задержанную элиминацию HLA совместимых conceptuses (73). В самом деле, спонтанная задержка элиминации типичных HMs по сравнению с абортацией кистозных изменений, впервые было отмечено Hertig и Edmonds (40) и развито Takeuchi (74). Базируясь на этих данных и на сходстве между сосудистыми повреждениями, наблюдаемыми в отторгнутых почечных и сердечных трансплантатах и таковыми же в плаценте при хронических абортах, preeclampsia, idiopathic intrauterine задержке роста, HMs, Labarrere and Althabe (75) предположили единую иммуную причину, лежащую в основе этих разных форм аномальных беременностей.

Maternal mutations in NALP7 cause RHMs


Поиск гена в 19q13.4 , вызывающего RHMs, затруднен в основном бедностью семейных форм этой болезни и богатсво хромосомы 19 человека генами. Недавно 19q13.4 ген, NALP7, вызывающий RHMs, был идентифицирован в результате обнаружения 5 различных мутаций, включая мутации двух splice донорских сайтов (Fig. 4) (76). Женщины с повторяющимися HMs были гомозиготными или компаундыми гетерозиготами по мутации в NALP7. Этот ген транскрипбируется в разных тканях человека, включая неоплодотворенные ооциты на стадии зародышевого пузырька и метафазы I , а также в эндометрии. NALP7 является частью семейства белков CATERPILLER с ролью в воспалении и апоптозе во время клеточных реакций на инфекцию (77). NALP7 позитивно регулируется в опухолях testicular seminoma, где он подавляется за счет small interfering RNA, что ведет к супрессии роста (78). In vitro исследования показали, что NALP7 взаимодействует физически с procaspase-1, ингибируя её процессинг и тем самым ингибируя секрецию IL-1β (79).

Biology has more imagination than biologists: possible roles of NALP7


Качественные особенности гена, вызывающего семейные RHMs оказались неожиданными в области импринтинга (80). NALP7 не обнаруживает какой-либо роли в метилировании ДНК и не содержит какого-либо ДНК-связывающего домена. Аномальное метилирование ДНК в двуродительских molar тканях вызывается укороченным белком NALP7 являяь, по-видимому, следствием, а не причиной дефекта. Это заставляет нас снова заявить, что 'hydatidiform mole is two diseases in one' в том смысле, что аномальное материнское воспаление является причиной, тогда как метилирование следствием. Точная роль NALP7 в RHMs и когда начинается ли аномальное метилирование ДНК пока неизвестно. Исходя из упомянутых выше данных, известная роль NALP7 в секреции cytokine является наиболее возможным объяснением, с помощью чего дефекты в NALP7 могут приводить к HMs, т.к. IL-1β является плейотропный цитокином, как известно, активирующим ряд воспалительных и апоптических путей, участвующих в нормальном фолликулогенезе, овуляции, имплантации бластоциста и инвазии трофобласта.

Role in oogenesis


NALP7 может играть роль в качестве гена с материнским эффектом. Такие гены определяются как гены, чьи продукты необходимы ооцитам для поддержания раннего эмбрионального развития до тех пор. пока не будет активирован эмбриональный геном. Такие гены не влияют на овуляцию и оплодотворение, но их отсутствие ведет к раннему арессту эмбриона. Эта гипотеза подтверждается экспрессией NALP7 в неоплодотворенных яйцеклетках. Потенциальная роль NALP7 в оогенезе д. объяснить отсутствие материнских маркеров метилирования на отцовских экспрессируемых генах, проанализированных в molar тканях от пациентов с дефектами NALP7. Др. аргументом в пользу этой гипотезы является тот факт, что др. NALP ген, Nalp5, как было показано на мышах является геном с материнским эффектом (81). Nalp5-нулевые самки мышей имеют нормальные оварии, их ооциты оплодотворяются нормально, но эмбрионы прекращают развитие на двуклеточной стадии. Два др. NALP гена, NALP9 (82) и NALP14 (83), обнаруживают экспрессию. ограниченную ооцитами, и как полагают играют роль в репродукции.

Role in post-implantation development


Второй возможной ролью NALP7 является пост-имплантационная, что подтверждается следующими наблюдениями. Во-первых, NALP7 транскрибируется в эндометрии женщин и как было показано играет роль в секреции IL-1β, цитокина, участвующего в decidualization и инвазии трофобласта (84, 85). NALP7 воспалительный путь является частью иммунного клеточного ответа, является хорошо известной причиной повторяющихся спонтанных абортов и различных форм репродуктивных нарушений. С момента выдвижения гипотезы Medawar's в 1953, большое количество исследований задокументировало аномальную иммунную реакцию у женщин с репродуктивной недостаточностью необъяснимого клинического происхождения. Несмотры на противоречивые результаты, полученные в этих исследованиях, общий вывод таков, эмбрион купается в море цитокинов (rev. (86)); нарушенная продукция цитокинов в эндометри женщин с RHMs д.б. очень вредны для эмбриона. Во-вторых, уже давно патологи отмечали, что первым распознаваемым изменением в дегенерации HM хориональных ворсинок является исчезновение плодных сосудов, которые дифференцируются в то же самое время, что и хориональные ворсинки примерно на 5-ой неделе беременности (menstrual age) (40). Следовательно, возможно, что пациентки с RHMs имеют дисрегулированое воспаление эндометрия, которое влияет на decidualization и в то же самое время на формирование плодных сосудов. Следовательно, жидкость ворсинок, которая обычно д. уноситься прочь с помощью плодной циркуляции, накапливается и ведет к кистозной дегенерации ворсинок. В-третьих, воспаление и инфильтрация лейкоцитами децудуальной оболочки при common molar беременностях задокументированы в нескольких исследованиях (40, 87–89). В-четвертых, пока, пациентки с описанными мутациями в NALP7 овулируют естественно и имеют несколько беременностей. Только после 7–14 недель беременности, дефект обнаруживает сам себя. В-пятых, широкая вариабельность фенотипов плодов от пациенток с мутациями NALP7, варьируя от moles до нормальных беременностей и включает мертворожденных, поэтому вряд ли NALP7 играет роль только воогенезе.
Альтернативно, двойная роль NALP7, первая в ооцитах и вторая после имплантации, также является возможным сценарием (Fig. 5).

Conclusions


Familial RHMs is a rare monogenic Mendelian form of a complex disorder with probably single gene predisposition, other host genetic factors and environmental factors contributing to its pathogenesis. The identification of NALP7 pinpoints the role of maternal inflammation in the common form of HMs. Dissecting the NALP7 inflammatory pathway using functional studies and model animals will reveal other susceptibility genes and triggering environmental factors causing the common form of this condition (Fig. 4). Interestingly, regions with higher incidence of non-recurrent HMs are those with higher incidence of various infectious diseases. Revisiting several aspects of the pathology of HMs (Table 2) in the light of the new data will continue to add pieces to the intricate puzzle that is HMs and contribute to the elucidation of molecular mechanisms underlying their formation.
Сайт создан в системе uCoz