Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Фенотипический полиморфизм при синдроме дауна как следствие блокады онтогенеза

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Фенотипический полиморфизм при синдроме дауна как следствие блокады онтогенеза"

КАУНАССКАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

АНДРЮШКЯВИЧЮТЕ Ирена Броняус

ФЕНОТИПИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ ПРИ СИНДРОМЕ ДАУНА КАК СЛЕДСТВИЕ БЛОКАДЫ

ОНТОГЕНЕЗА

03.00.13. — физиология человека и животных 03.00.15. — генетика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

КАУНАС - 1992

Работа выполнена в Каунасской медицинской академии. Научные руководители:

д-р биол. наук, проф. А.-П. БЕРТУЛИС— ЧЕРКЕЛИС

д-р мед. наук, доц. А. СИНКУС

Официальные оппоненты:

д-р мед. наук, проф. А. БАСИС канд. мед. наук, доц. А. ВИТК.УС

Ведущее учреждение:

■ Вильнюсский университет

Защита состоится 29 июня 1992 г. в час. на заседании специализиро-

ванного совета К 061.04.01 при Каунасской медицинской академии (3007, Каунас, ул. Эйвяню, 4).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Каунасской медицинской академии (3683, Каунас, ул. Мицкявичяус, 9).

Автореферат разослан « » мая 1992 г.

Ученый секретарь

специализированного совета К 061.04.01. канд. биол. наук А. КУРАС

Синдром Дауна, как нозологическая единица, известен с 1886 г. Впоследствии оказалось, что это хромосомная болезнь, вызываемая грисомией по 21-й. хромосоме (J. Lejeune, 1959). Он хорошо известен те только из-за того, что с него началось исследование нового раздела з патологии человека — клинической хромогенетики, но и потому, что это наиболее частая среди живорожденных хромосомная болезнь, сопровождаемая множественными пороками развития, что делает ее удобной моделью по изучению механизмов происхождения врожденных аномалий.

Хромосомные болезни человека изучаются в двух аспектах — цито-генетическом и клиническом. Цитогенетическими исследованиями определяются варианты кариотмпа, они направлены на увеличение разрешающей способности хромосомного анализа, которая позволила бы определить минимальный хромосомный дисбаланс. Открытие в 70-х годах поперечной исчерченности хромосом и прометафазного анализа позволило составить номенклатуру кариотипа человека, в котором различается до 1000 сегментов (Paris Conference, 1971; lSCN, 1977). В последние годы, с применением методик молекулярной биологии, разрешающая сила хромосомного анализа, по-видимому, достигла своего предела — она позволяет идентифицировать практически любой хромосомный дисбаланс (W. С. Nierman et al., 1989; R. M. Cook-Deegan et al., 1990; A. Schinzel et al., 1991).

Количество возможных вариантов частичных моносомий и трисо-мий является бесконечным. Тем не менее, количество хромосомных • синдромов, диагностируемых по клинической симптоматике, не превышает ста, и давно_ прекратилась тенденция к его увеличению, даже при помощи автоматического анализа на ЭВМ (В. Г. Антоненко, Л. Я. Левина, 1990). Поиски „специфических" для [данной хромосомы признаков прекратились более десяти лет тому назад, так как нет ни одного патогномического симптома, который определялся бы только при определенном хромосомном синдроме (Г. И. Лазюк, 1974; Г. И. Лазкж с соавг., 1979; I. Yunis, R. A. Levandowski, 1983). Утверждается, что, например, при дупликации lql5->qter не формируется желчный пу зырь, при dup(13ql4) определяется фетальный. гемоглобин, голопрозэнцефа-лия, ретинобластома, при делешш 13q31-H}32 имеется гипоплазия либо аплазия первого пальца на руках и синостоз 4-5 пястных костей, и т. д. Таких „специфических признаков" насчитывается не более тридцати, но даже беглый анализ позволяет заметить, что они часто повторяются при разных хромосомных болезнях, и среди них нет ни одного, который всегда бы обнаруживался при „своей" болезни. К тому же, для опреде-

ления многих из них: требуются специальные исследования, которые другими авторами попросту не проводились.

Ни в коей мере не умаляя значение и внушительные результаты работ по изучению корреляции фенотипа и генотипа, все же приходится констатировать, что синдромальная диагностика хромосомных болезней на сегодняшний день подошла к пределу своих возможностей. Клиническая симптоматика перекрывается в очень широких пределах не только между отдельными хромосомными синдромами, но и с нормальной популяцией. Более 80 % признаков, описываемых у хромосомных больных, являются микроаномалиями, не имеющими значения ни для тяжести, ни для течения болезни. Обычно эти признаки наследуются полигенно, т. е. для них характерны неодинаковая экспрессия, неравномерное географическое распространение, семейная концентрация. Мы изучили несколько таких признаков у больных синдромом Дауна, чтобы определить, не являются ли они следствием замедленного онтогенеза вследствие неспецифической блокады его каналов хромосомным дисбалансом (С. Н. Waddington, 1942, 1957), вызывающим генерализированное увеличение нестабильности развития (В. L. Shapiro 1975, 1983).

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. До 2—3 % новорожденных имеют врожденные пороки развития /ВПР/. Они являются основным контингентом, в котором определяются хромосомные больные. Наиболее частой аутосомкой болезнью является синдром Дауна. Однако, у младенцев больные иногда „скрываются" в графе ВПР, в старших возрастах — среди олигофренов. Из-за недостаточного объема цитогенетического обследования в Литве часть больных остается нераспознанными. Хромосомное исследование позволило уточнить диагноз, провести медико-генетическое консультирование, определить прогноз и тактику лечения. Исследование атавистических признаков позволяет объяснить причины фенотипичес-кого полиморфизма и соответственно — причины не всегда точного клинического диагноза.

Работа проводилась в соответствии с республиканскими и вузовскими планами. В 1986-90 г. она включена в НИР „Исследовать фенотипичес-кую экспрессию хромосомных болезней в контингенте больных синдромом Дауна", № гос. регистрации 01860051922. Тема научного исследования в аспирантуре за 1977 — 1991 г. — „Пороки развития хромосомных больных как следствие блокады онтогенеза."

Цель и задачи исследовании. Мы исходили из рабочей гипотезы, что фенотипический полиморфизм больных определяется неспецифической блокадой онтогенеза: любой вредный фактор /в том числе и хромосомный дисбаланс/ может блокировать эмбриогенез, обуславливая атавистические признаки. У больных с клиническим диагнозом синдро-

та Дауна проводилось кариологическое исследование, чтобы опреде-[ить частоту несоответствия клинического и цитологического диагноза. 1>енотипический полиморфизм, определяющий неправильный клиничес-:ий диагноз, мы объясняли замедлением эмбрионального развития, из-;а которого увеличивается вариабельность микропризнаков, проявляю-цая в первую очередь там, где имеется семейное нарушение онтогенети-шской канализации.

В исследовании ставились следующие задачи:

1. Зарегистрировать в Литве всех больных синдромом Дауна и ис-;ледовать у них кариотип. Исследовать кариотип у больных, направля-:мых на медико-генетическое консультирование.

2. Определить частоту эпиканта у больных синдромом Дауна и у (доровых детей, и динамику его инволюции с возрастом.

3. Изучить динамику физического развития у больных синдромом [^ауна.

4. В рентгенограммах зубов определить частоту тауродонтизма.

5. В рентгенограммах стопы исследовать аномалии развития скелета стопы у больных синдромом Дауна, их родственников и в контрольной группе.

Объем и методы исследования. Хромосомы исследовались полу-\Шкрометодом в культуре лейкоцитов периферической крови /венозной, сапиллярной либо пуповинной/. Митозы индуцировались фитогемагглю-гинином производства Болгарии либо США. После трехсуточной ин-1укшш при 37° С и гипотонической обработки хлористым калием клетей фиксировались фиксатором Карнуа. Хромосомы красились на С-ис-£ерченность /иногда — на <3, С исчерченность и на импрегнацию серебром/. Для анализа подбиралось не менее 20 клеток с оптимальной сте-генью спирализации хромосом. В каждой культуре две метафазные тластинки зарисовывались. При обнаружении /либо подозрении/ аномалий кариотипа хромосомы микрофотографировалнсь и кариотипи-ювались.

Основным объектом исследования были 543 больных синдромом Цауна, у которых диагноз верифицирован определением добавочной '1-й хромосомы. Из них 191 выявлен в контингенте, направленном на >гс д и ко-г е н ет и чес кое консультирование, и 352 во время командировок 50 все районные больницы, куда созывались больные с этим диагнозом. Физическое и интеллектуальное состояние пациентов исследовалось вра-1ами клиницистами. Нами определялись часть физических признаков 'рост, эпикант, поперечные кожные складки на ладонях/ и некоторые физнаки на рентгенограммах, сделанных в районных больницах.

Тауродонтизм исследовался на рентгенограммах зубов, сделанных 5ля 117 больных. В качестве контроля использованы 292 ортопантомо-■раммы, сделанные для пациентов стоматологической клиники нашей [кадемии. Четыре признака — снмфалангля, брахимезофалангия, уве-шчеиие количества сезамовидных костей и укорочение IV метатарзаль-

ной кости — исследовались на рентгенограммах 140 больных синдромом Дауна и 368 их родственников. Контрольную группу составили 200 рентгенограмм стопы в травматологических отделениях Каунасских больниц.

При определении эпиканта, кожных складок на ладонях контрольные группы составляли студенты Академии, новорожденные нашей академической клиники, воспитанники Каунасских детсадов. Статистический анализ экспериментальных данных проводился в вычислительном центре Каунасской медицинской академии.

Научная новизна. Фенотипический полиморфизм хромосомных больных мы объясняли исходя из, гипотезы, что хромосомный дисбаланс замедляет эмбриогенез и является неспецифическим фактором, способствующим манифестации атавистических признаков. Она подтверждена исследованием т. н. параклинических микроаномалий на рентгенограммах зубов и стопы. Фенотипический полиморфизм также может быть следствием провокации семейной мультифакториальной патологии, это подтверждается исследованием аномалий скелета стопы у родственников пробанда. Блокада онтогенеза хромосомным дисбалансом сказывается и в постнатальном развитии: на это указывает и замедленная резорбция эпиканта, и отставание в росте.

Научно практическая значимость. Окончательный диагноз синдрома Дауна ставится только после хромосомного исследования. Уточнение клинического диагноза цитогенетическим позволило оказать больным мсдико-генетическую консультацию. Частота неточных диагнозов при исследовании всех литовских больных была близка и таковой, определяемой в других странах. Однако, при регистрации больных оказалось, что только у 12 % имелись данные кариологического обследования — это указывает на недостаточный охват больных, нуждающихся в хромосомном анализе. Выявленные семьи с транслокационными вариантами представляют собой контингент для будущей пренатальной диагностики.

В обследованном контингенте встречались редкие и уникальные хромосомные конституции, которые важны не только для уточнения диагноза, но и для теоретических дискуссий о механизмах происхождения хромосомных аномалий. Комплексные и семейные хромосомные аномалии позволяют полагать, что риск повторения хромосомной болезни в 10 раз превышает популяционную частоту.

Накопленный в диссертации материал используется в педагогической работе со студентами Каунасской медицинской академии: для IV курса в цикле „Медицинская генетика"1, для I курса — „Общая генетика и медицинская биология".

Апробация работы и публикации. Основные положения работы докладывались и обсуждались на республиканской конференции Литовского общества генетиков и селекционеров /Вильнюс, 1988/, на 2-й республиканской школа по генетике человека /Паневежис, 1989/, на 2-м Всесоюзном съезде медицинских генетиков /Алма-Ата, 1990/, на 6-м съезде

Литовского общества генетиков и селекционеров /Вильнюс, 1991/, принят доклад на 1-й съезд обществ генетиков и селекционеров Балтийских стран /Вильнюс, 1992/. Всего имеется 5 научных публикаций: три в тезисах конференций и съездов, одна — в сборнике статей, одна — в журнале „Свяйкатос апсауга".

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, включая рисунки, таблицы и список литературы. После введения и общей характеристики работы следуют две главы с описанием собственных исследований и заключения к ним, а также выводы. Библиография включает 229 источников литературы — 188 на английском языке, 21 — на русском, 6 — на литовском, 14 — на других языках.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Известны случаи как гипердиагностики, так и недостаточной диагностики синдрома Дауна. Единственный верный критерий в диагностике синдрома — определение трисомии по 21-й хромосоме.

2. Симптоматика синдрома Дауна варьирует в широких пределах, и нет ни одного симптома, который можно было бы назвать патогно-мическим. Хромосомный дисбаланс рассматривается нами как неспецифический фактор, блокирующий каналы онтогенеза, из-за чего замедляется эмбриогенез и у больных проявляется мультифакториальная патология, в первую очередь — семейная и региональная.

3. Блокада онтогенеза продолжается и после рождения: это проявляется как в отставании физического развития, так и в замедленной пост-натальной инволюции эпиканта. Разницу в частоте некоторых признаков, отличающуюся в работах разных авторов /имеется в виду исследованный нами эпикант/, иногда можно объяснить неодинаковой возрастной выборкой больных.

4. Хромосомный дисбаланс вызывает генерализированную нестабильность развития во всех тканях и органах. При изучении пороков развития называемые микроаномалии и параклинические симптомы имеют не меньшее значение, чем клинические признаки с тяжелыми последствиями. Поэтому в качестве модели для проверки выдвинутых положений мы выбрали редко исследуемые /и поэтому малоизвестные/ атавизмы зубов и скелета стопы, определяемые рентгенологически.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Хромосомная конституция при синдроме Дауна.

Положение, что синдром Дауна вызывается трисомией по 21-й хромосоме, считается аксиоматическим, хотя в огромной литературе по цитогенетике этой хромосомной болезни встречаются разные редкие кариотипы. Считается, что основные стигмы синдрома определяются трипликацией субсегментов длинного плеча 21-й хромосомы ql->q22.2.

Традиционно все хромосомные конституции, определяющие синдром Дауна, подразделяются на три основные группы: полную трисомию-21 /определяемую во всех клетках/, мозаичную трисомию /в части клеток определяется нормальный кариотип/ и транслокационную /обычно это транслокации Робертсоновского типа, когда в клетках, содержащих 46 хромосом, добавочная 21-я хромосома транслоцирована на другие акро-центрические хромосомы/.

Как видно из представленных в табл. 1 данных, наиболее варьирует частота мозаичных вариантов, — от 1,8 % до 4,2 %.

Табл. 1. Наиболее частые хромосомные конституции при синдроме Дауна

Страна (регион)

Хромосомные -конституций, % Количество_____

больных Трисо- Мозаицизм Транслока-мия-21 46/47, +21 ции

Дания, 1976 235 91,4 2,3 6,2

Швеция, 1981 1154 93,2 1,8 5,0

Европа, 1975 4760 92,5 2,7 4,8

США, 1984 12378 93,5 2,1 4,4

СССР, 1984 1583 89,7 4,2 6,1

Литва, 1992 543 91,0 4,0 5,0

Всего: 20653 92,9 2,4 4,7

В первых публикациях определению мозаицизма придавалось большое значение, так как полагалось, что наличие клона с нормальным ка-риотипом может обуславливать более благоприятное течение болезни. Когда такая корреляция в основном не подтвердилась, исследование мозаицизма утратило клиническое значение. Тем не менее, оно остается очень важным в теоретических дискуссиях о частоте Геномных мутаций: полная /гаметная/ трисомия возникает из-за нерасхождения хромосом во время мейоза у родителей, а мозаичная /постзиготная/ — из-за нерасхождения после начала деления оплодотворенной яйцеклетки.

Диагностика мозаичных форм представляет собой не столько цито-генетическую, сколько статистическую проблему. Имеется биномиальная зависимость их определения от количества анализированных клеток: чем больше исследуется метафазиых пластинок, тем больше вероятность обнаружить мозаицизм. В популяционных исследованиях, в которых анализируются хромосомы у тысяч пациентов, авторы ограничиваются анализом 1-3 метафазных пластинок, мозаицизм практически не обнаруживается. Так, в десяти массовых безвыборочных исследованиях новорожденных, охватывающих 78245 детей, синдром Дауна определен у 95/ 1:

823/, и среди них только у одного был хромосомный мозаицизм /Т. Ма-eda et al., 1991/, т. е. только у 1,05 %. При большем количестве исследованных клеток /6—10/, мозаичные клоны определяются у 2 — 3 % больных. В работах советских авторов /А. Ф. Захаров, Н. П. Кулешов, 1984/ рекомендуется в каждой культуре исследовать 20 клеток, поэтому частота мозаицизма несколько выше /4,2 %/. Наши данные оказались близкими к советским /4,0%/.

Транслокации Робертсоновского типа отличаются от трисомий по механизму происхождения, а также часть из них наследуются от здоровых родителей, поэтому всегда выделяются в отдельную графу. Их частота менее подвержена колебаниям из-за методологических нюансов. Однако, некоторые элементы субъективизма имеются: из представленных в табл. 1 сводных данных видно, что наибольшая частота транслокационных вариантов приводится в Дании /М. Mikkelsen et al., 1976/ и СССР /Н. П. Кулешов, И. В. Лурье, 1984/, т. е. где наименьшее количество обследованных больных. Можно полагать, что суммировались данные небольших лабораторий — а в таких случаях исследователи обычно спешат опубликовать редкие явления /в данном случае — транслокации/. И наоборот, несколько меньшей оказалась частота Робертсоновс-ких транслокацил при суммировании данных крупных лабораторий — 22 европейских франкоязычных центрах /F. Giraud, J. F. Mattei, 1975/ и в США /D. S. Borgaonkar, 1984/. Мы определили транслокационные варианты у 27 больных из 543 /4,97 %/. Среди них было 9 случаев /33,3 %/ t(21q21q), 8/29,6 %/ - t (21ql4q), 5 /18,6 %/ - t(21ql3q), 3/11,1 %/ -t(21ql5q), 2/7,4 %/— t (21q22q). Спорадической транслокация была в 22 случаях /81,5 %/, унаследованной от родителей — в 5/18,5 %/.

21-я хромосома может вступать в транслокации не только Робертсоновского типа и не только с акроцентрическими хромосомами. Однако, другие варианты полных и частичных трисомий по длинному плечу 21-й хромосомы очень редки, и каждый из них обычно описывается как казуистический. Мы наблюдали и описали /А. Sinkus с соавт., 1990/ больную с хромосомной мозаикой, у которой синдром Дауна обусловлен кольцевой дицентрической 21-й хромосомой /ист. болезни ВГ 301189/. В табл. 1 она отнесена в графу мозаичных кариотипов.

Она родилась у 28-летней матери и 31-летнего отца на 40-й неделе Зеременности весом 3850 г. Во время исследования больную лечили в инфекционной больнице от стафилококкового энтероколита, ее вес з2-хмесячном возрасте был 3900 г. Педиатрам она напоминала хромосомного больного из-за больших монголовидных глаз /эпикант и „обезьяня" складка отсутствовали, дерматоглифика на пальцах нормальная, ге подозревались ВПР, на ЭКГ определена блокада правой ножки пуч-са Гиса/, поэтому исследовались хромосомы. При повторном исследо-зании девочки в двухлетнем возрасте диагноз синдрома Дауна у клиницистов не вызывал сомнений /олигофрения, типичное лунообразное тицо/.

В культуре лейкоцитов периферической крови у больной обнаружены четыре клона клеток: 1) кольцевая хромосома 21 — в 35 % метафаз, 2) две кольцевые 21-ые хромосомы — 4 %, 3) дицентрическая кольцевая 21-я хромосома — 59 %, 4) тетрацентрическая кольцевая 21-я хромосома — 2 %. Основным исходным клоном, из которого образовались другие три, мог быть первый — с кольцевой 21-й хромосомой. Это подтвердилось при исследовании кариотипа родственников — у матери во всех клетках имелась кольцевая 21-я хромосома /у старшего брата и отца кариотипы были нормальные/.

Типичная картина синдрома Дауна обуславливается трисомией по дистальному сегменту q22.2 длинного плеча 21-й хромосомы /М. О. Ret-hore, 1979; С. L. Richer et al., 1981/. Следовательно, у матери делеция длинного плеча 21-й хромосомы при образовании кольца была достаточно малой, чтобы женщина оказалась практически здоровой, и чтобы дупликация 21ql ->q22.2. вызвала синдром Дауна у дочери, хотя и в „стертой" форме.

Описанная редкая хромосомная конституция важна не только в аспекте проблемы корреляции кариотипа с фенотипом, но и в том отношении, что имеющаяся у матери хромосомная аберрация претерпела дальнейшие изменения у дочери. Известно, что риск повторного рождения ребенка с синдромом Дауна в несколько раз превышает популяционную частоту. Такая же тенденция имеется и для других хромосомных болезней: родив ребенка с синдромом Дауна, женщины также чаще рождают детей с другими анеуплоидиями, или же наличие у родителей структурных аберраций предиспонирует у детей различные хромосомные аномалии. Это так называемые семейные и комплексные хромосомные аномалии.

У нас имеется немало сообщений о семейных случаях синдрома Дауна в Литве. Однако, либо диагноз не подтвердился при кариологическом исследовании, либо не было возможности провести исследование /больной умер, выбыл и т. n.J. Диагнозированные нами восемь случаев, когда у родственников больного синдромом Дауна обнаружена та же или другая хромосомная аномалия, приведены в табл. 2. Частота семейной хромосомной патологии составляет 1:68, или 1,5 %. В трех семьях /4,5, 6-й/ у больных была хромосомная патология, унаследованная от родителей. Столько же /еще три/ должны быть семьи, где ребенок с трисоми-ей-21 не унаследовал родительскую патологию, и из-за отсутствия предлога к семейному исследованию хромосом, она осталась незамеченной. Лаборатории цитогенетики не в состоянии исследовать кариотип у родителей, так как это увеличило бы втрое их нагрузку. Хромосомы у родителей нами исследовались в 62 семьях /11,4 % семей/. На них приходятся два случая /7-я и 8-я семьи, когда ребенка-трисомика родили фенотипически нормальные родители, имеющие другую хромосомную патологию /таких родителей в 481 необследованной семье должно быть еще 15/. Сложив 8 диагностированных нами случаев семейной патоло-

Табл. 2. Комплексные и семейные хромосомные аномалии при синдроме Дауна

№ Хромосомная кон- № истории п/п ституция пробанда болезни

Другая хромосом- Родственик, у ко> ная аномалия в торого она

семье

имеется

1 47, XY, + 21

2 47, XY, +21

АА 000058 47, ХУ, +21 брат

ИГ 230963 46, XY, t(14q21q) сын двоюродного

брата

ПА 191280 45, Х/47, XXX сестра близнец

3

4

5

6

7

8

47, XY, +21

46, XX, die г (21)

47, XX, t (16q 20p), + 21

46, XY, t(4pl8q), t(21qI4q)

47, XY, +21 47, XY, +21

EM 230789 46, XY, t (4p 18q) отец

ВГ 301189 46, XX, r (21) мать КИ 230789 46, XX, t (16q 20p) мать

Ш 230488 47, XXX

Л 200382 46, XY/47, XY, + mar

мать

отец

гин с 18, которых мы не диагностировали, получаем ее предположительную частоту 1:21 /4,8 %/, что в 10 раз превышает известную частоту хромосомных аномалий в популяции новорожденных.

Таким образом, традиционное объяснение происхождения анеуплои-дии случайными ошибками мейотического деления не является удовлетворительным. Термин „хромосомного взаимодействия" (J. Lejeune, 1963; J. de Grauchy et al., 1964) констатирует факт, но не объясняет причин возникновения семейных и комплексных аномалий. Обычно это объясняется наследуемыми особенностями гетерохроматиновых районов (R. S. Verma et al., 1983; С. К. Jackson-Cook et al., 1985; S. К. Murthy et al., 1987) либо активности протеолитических ферментов (A. Sinkus et al., 1991).

Хромосомные и геномные мутации вызывают нарушение многих биохимических систем, которые внешне регистрируются ограниченным количеством фенотипических проявлений. Поэтому часты случаи, когда одна хромосомная конституция копирует не только отдельные признаки другой конституции, но и целый комплекс признаков другого хромосомного синдрома. Так, синдром Шерешевского-Тернера, кроме классической моносомии-Х и ее вариантов, может копироваться г(21), г (15) и другими хромосомными конституциями, а также генным синдромом Уль-риха-Нунана.

Синдром Дауна также может копироваться другими хромосомными конституциями, и типическим случаем таких фенокопий являются поли-сомии по хромосоме X. Индивиды с четырьмя-пятью хромосомами X часто настолько напоминают синдром Дауна, что это сходство либо вы-

носится в заглавия статей (D. G. Carpenter et al., 1979; L. I. Gardner, 1979), либо является важнейшим объектом дискуссии при дифференциальной диагностике (R. Fragoso et al., 1982; Н. Rehderet al., 1986). Мы наблюдали трех таких больных — двух с полисомиями X и одного — с г(9).

У пятилетнего мальчика /ист. болезни ТМ 170979/, единственного ребенка в семье /матери при его рождении было 24 года, отцу — 28 лет, срок беременности — 36 нед., вес при рождении 2580 г/ были типичные признаки синдрома Дауна — включая олигофрению, поперечную складку на ладонях, клинодактилию, эпикант, гипертелоризм, плоскостопие, мышечную гипотонию, крипгорхизм, пупочную грыжу/. При исследовании кариотнпа, вместо ожидавшейся трисомии-21, обнаружены три добавочные хромосомы X: 49, ХХХХУ. У другой девочки /ист. болезни HP 000074/ в возрасте 13 лет, которая с диагнозом синдрома Дауна содержалась на иждевении в Вилиямлольском детском пенсионате /семейный анамнез неизвестен/ определена тетрасомия-Х. Третий пациент из этой группы /ист. болезни ЛИ 261156/ — 29-летняя женщина - была последним ребенком в семье из 10 детей, матери при родах было 44 г. отцу — 50 лет. Окончила вечернюю школу, работает кладовщицей. С диагнозом „дауносходного состояния" /косой разрез глаз, гипертелоризм, экзофтальмия, дебильность/, направлена на кариологический анализ. В культуре лейкоцитов определена кольцевая 9-я хромосома /в части клеток имелись два кольца/.

Помимо фенокошш синдрома Дауна другими кариотипами, регулярно встречаются случаи ложно-позитивного диагноза при нормальном кариотипе /и, наоборот — ложно-негативный диагноз у пациентов с трисомией по 21-й хромосоме/. В нашей работе мы сталкивались только с гипердиагностикой синдрома Дауна. Это связано, очевидно, с тем, что у новорожденных и младенцев синдром подозревается по признакам, редким у европеоидов — круглому лицу, косому разрезу глаз, эпиканту, кожной поперечной сгибательной складке на ладони. При кариотипирова-нии 52 новорожденных с клиническим диагнозом синдрома Дауна либо „дауносходного состояния", трисомия-21 нами определена у 34 /65,4 %/, нормальный кариотип — у 18 /34,6 %/. С возрастом, когда проявляется основной признак болезни — олигофрения, частота неправильных диагнозов убывает. У 377 больных старше трех лет нормальный кариотип нами определен у 25 /6,6 %/. В США получены аналогичные данные — в штатах Огайо и Нью-Йорк ложно-положительный диагноз определен соответственно у 7,3 % и 7,8% больных (К. М. Johnson et al., 1985).

Те случаи, когда клинический диагноз синдрома Дауна не вызывает сомнений, а кариотип нормальный /В. И. Гаврилов с соавт., 1979/, традиционно объясняются хромосомным мозаицизмом — либо трисомный клон очень мал, либо имеет место географический мозаицизм. Применение молекулярных зондов показало, что критический сегмент 21-й хромосомы может быть транслоцирован на другую хромосому (Р. Lichter et al., 1988; J. L. Huret et al., 1989).

«

Таким образом, клиническая диагностика синдрома Дауна является проблемой и для врачей, и для цитогенетиков. Несомненно, существует клинический полиморфизм, когда симптоматика синдрома копируется другими геномными либо хромосомными мутациями, а отдельные признаки обнаруживаются и у здоровых индивидов. Исследования причин фенотипического полиморфизма представлены в следующей главе.

2. Неспецифическая блокада онтогенеза — причина клинического полиморфизма при синдроме Дауна

Одна из наиболее известных гипотез эмбрионального развития утверждает, что онтогенез человека проходит в определенной строгой /„забуференной"/ последовательности, или по каналам (С. Н. Waddington, 1942, 1957). Совокупность стабилизирующих факторов онтогенеза называется гомеостозом. Онтогенетический гомеостаз может нарушаться множеством вредных факторов, в том числе и хромосомным дисбалансом.

До середины 50-х годов при описаниисиидрома Дауна авторы акцентировали сходство больных и однотипность клиники. Впоследствии оказалось, что нет ни одного симптома, который был бы патогномическим для синдрома Дауна или же определялся у всех больных этим синдромом. Для синдрома Дауна характерна широкая количественная вариабельность, — как по любому физическому параметру в отдельности, так и по сочетанию этих параметров у каждого больного. „Замедленный онтогенез" (В. Hall, 1965) проявляется атавизмами (М. A. Aziz, 1981) и „увеличенной нестабильностью развития" (В. L. Shapiro, 1975, 1983; Е. Blum-Hoffmanm et al., 1988). Прежде всего это касается количественных признаков, определяемых мультифакториально. Им присуще неравномерное распределение в семьях и регионах, и хромосомный дисбаланс должен провоцировать в первую очередь семейную и региональную патологию.

Незавершенный до рождения онтогенез может продолжаться и в иостнатальном периоде. В этом отношении мы исследовали эпикант /вертикальную кожную складку в медиальном углу глаза/, один из наи-эолее часто описываемых признаков при хромосомных болезнях. Эпн-<ант имеется у всех эмбрионов человека, но у здоровых плодов он обычно эезорбируется, однако, обнаруживается у 28—100% больных синдромом Дауна. Мы полагали, что большой разброс частоты эпиканта обусловлен неодинаковой возрастной структурой обследованного контингента: в старших возрастах он должен встречаться реже, а в молодых, гаоборот, чаще. Эпикант определен нами у 70,6 % новорожденных с жндромом Дауна и у 18,3% здоровых новорожденных.

Второй признак, исследованных нами — тауродонтизм. Так называет зубы /моляры и премоляры/ необычной цилиндрической либо призматической формы, описанные у ископаемых гоминидов, Этот атавизм >бразуется в результате блокады развития эктодермы. На 292 контрольных ортопантомограммах пациентов стоматологической клиники тауро-

донтизм определен нами у 9 здоровых индивидов /3,1 %/ в 17 зубах. Только один тауродонтный зуб был в верхней челюсти, остальные — в нижней. В 10 случаях из 17 это был 7-й зуб. В районных больницах нет ортопантомографов, и там для 117 больных синдромом Дауна были сделаны рентгенограммы 1—3 зубов. Тауродонтные зубы имелись у 31 больного /26,5 %/. Разница между частотой тауродонтных индивидов окажется еще больше, если учесть, что на каждой, контрольной ортопан-томограмме исследовалось в среднем 11,2 зуба, а у больных синдромом Дауна — 1,5 зуба. Среди 171 зуба на рентгенограммах больных тауродонтными были 39 /22,8 %/. При этом атавистическими были 4-й, 5-й, 6-й зубы/более „нормальные" в контроле/, а самый „лабильный", седьмой, имелся только на семи рентгенограммах.

Схема рентгенограммы стопы. Слева — нормальная стопа, справа: 1. брахимезо-фалангия, 2. симфалангия, 3. добавочные сезамовидные кости, 4. укорочение IV

пястной кости.

На рентгенограммах стопы мы изучали четыре атавистических признака /см. рис./: укорочение средних фаланг на II—IV пальцах /брахи-мезофалангию/, укорочение IV метатарзальной кости, отсутствие дис-тального межфалангового сустава на V пальце /симфалангию/, увеличение количества сезамовидных костей /т. е. их появление у И—V ме-татарзофаланговых суставов/.

Частота каждого из четырех признаков у 140 больных синдромом Дауна была выше, чем на 200 контрольных рентгенограммах, сделанных в травматологических отделениях /табл. 3/. На контрольных рентгенограммах не было аномалий в 117 /59,0 %/ стоп, одна аномалия — в 71/35,5%/ стопе, две аномалии — в 11/5,5 %/. Трех и четырех аномалий на одной стопе не обнаружено. На 24 /17,1 %/ рентгенограммах больных синдромом Дауна аномалии не обнаруживались, две аномалии имелись на 61 /43,6 %/ стопе, три — на 16 /11,4 %/, четыре — только на двух стопах/1,4 %/. Мы склонны все четыре анома-

Табл. 3. Аномалии скелета стопы в контрольной популяции, у больных синдромом Дауна и у их родственников

первой степени родства

Контрольная группа Больные синдромом Дауна Их родственики

Аномалии Иссле- Обнаружено аномалий Иссле- Обнаружено аномалий Иссле- Обнаружено аномалий

довано Коли- % чсство довано Коли- % чссгво довано Коли- % чество

Сезамовидные кости 200 28 14,0 140 63 45,0 368 96 26,1

Симфалангия V пальца 200 58 29,0 140 97 69,3 368 151 41,0

Брахимезофалангия 11-У пальцев 200 3 1,5 140 31 22,1 368 32 8,7

Укорочение IV пястной, кости 200 4 2,0 140 24 17,1 368 23 6,2

лии развития стопы расценивать как нарушение одного мультифакто-риального канала развития мезодермы, где каждый из четырех признаков является выражением неодинаковой эксперссии. Особенно сцеплены между собой брахимезофалангия и симфалангия: в 28 случаях из 31 диагностированного случая брахимезофалангии, т. е. в 90,3 % брахимезофалангия сопровождалась симфалангией.

Аналогично исследовались 368 рентгенограмм у родственников больных синдромом Дауна — родителей и сибсов. Аномалии скелета стопы опять же обнаруживались чаще чем в контрольной популяции, но реже, чем у больных /у родителей и у сибсов они встречались одинакого часто/. Несомненно, в обследованных семьях имеет место нарушение онтогенетического канала развития скелета стопы, и добавочная 21-я хромосома понижает порог проявления аномалий.

Анализ родословных опять же подтвердил, что наличие каждой из четырех аномалий можно интерпретировать как неодинаковую экспрессию единого блока мезодермального развития — у детей имелись аномалии, которых не было у родителей. У хромосомных больных развитие скелета заблокировано сильнее, чем у сибсов: частота наследования отдельных аномалий у них близка к аутосомно-доминантному типу наследования, у них чаще встречаются комбинации нескольких пороков развития.

Таким образом, все шесть исследованных нами признаков — эпикант, тауродонтизм и четыре аномалии развития стопы можно рассматривать как следствие задержки онтогенеза. На критическом сегменте 21-й хромосомы имеется около 750 структурных генов. Их трипликация при синдроме Дауна нарушает многие звенья обмена, и фенотипическая картина синдрома варьирует в очень широких пределах. Однако, почти все клинические проявления болезни можно объяснить неспецифической блокадой эмбриогенеза, которая /как показано на примере эпиканта/ может продолжаться и постнатально. Увеличенная нестабильность муль-тифакториальных признаков в первую очередь провоцирз'ет проявление семейной /и, надо полагать, региональной/ патологии.

ВЫВОДЫ

1. Цитогенетическим анализом был подтвержден клинический диагноз синдрома Дауна у 543 жителей Литвы. Исследованный контингент состоял из лиц, направленных в нашу лабораторию на медико-генетическое консультирование, а также больные с клиническим диагнозом синдрома Дауна, которых мы кариотипировали во время экспедиций в районные поликлиники по спискам, составленным местными врачами. Только у 12 % пациентов районных больных кариотип был исследован ранее. У 91,0% больных определена трисомия по 21-й хромосоме, у 4,0% - мозаицизм 46/47,4-21, у 5,0% - транслокации Робертсонов-ского типа.

2. Для наших лечебных учреждений характерна гипердиагностика синдрома Дауна: у новорожденных неправильный диагноз был поставлен для 34,5 % детей, а с трехлетнего возраста, когда проявляется основной признак болезни, — олигофрения, клинический диагноз не подтвержден кариологически у 6,6 % пациентов. У трех больных определены хромосомные конституции, не связанные с 21-й хромосомой.,

3. Случаи семейных и комплексных хромосомных аномалий позволяют оценить риск повторения хромосомной болезни в семье, в 10 раз превышающий популяционный.

4. Клинический полиморфизм синдрома Дауна, из-за которого его симптоматика перекрывается с другими хромосомными болезнями и с нормальной популяцией, мы объясняли исходя из гипотезы, что хромосомный дисбаланс является фактором, неспецифически блокирующим закрепленные в онтогенезе каналы развития, вследствие чего замедляется эмбриогенез и чаще проявляется мультифакториальная патология /в первую очередь — семейная и региональная/.

5. При исследовании на рентгенограммах тауродонтизма /атавистического признака зубов/ и четырех параметров скелета стопы, они определены и в нормальной популяции, но значительно реже, чем у Зольных синдромом Дауна. Аномалии скелета стопы у здоровых родственников также обнаруживались чаще, чем на контрольных рентгено-■раммах, что указывает на нарушение в семьях этого онтогенетического санала развития.

6. Эпиканг /реликт эмбрионального развития, обычно акцентируемый при описании клиники синдрома Дауна/ обнаруживается и у здо-7озих новорожденных: у них эпикант бывает реже, а его постнатальная шволюция происходит быстрее.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Семейные случаи синдрома Дауна /Сннкус А., Андрюшкявичюте ге И. //Состояние и перспективы развития генетики и селекции в Литве: Гез. респ. конф. - Вильнюс, 1989. - С. 25-26.

2. Больного с дицентрической кольцевой 21-й хромосомой родила тать, у которой имеется кольцевая хромосома 21 /Синкус А., Андрюш-;явичюте И., Синкузене Д.//Свяйкатос апсауга. — 1990. — № 10. — Г. 54 — 57. — На лит. яз. — Рез. на рус. яз.

3. Транслокационная трисомия-21 наряду с унаследованной I (4; 8) Я31; q23) /Андрюшкявичюте И. Б., Синкус А. Г. // Второй Всесоюзен съезд медицинских генетиков, Алма-Ата, 4 — 6 дек. 1990 г.: Тез. !Окл. - М., 1990. - С. 20.

4. Атавистические зубы в семьях больных синдромом Дауна /Ан-(рюшкявичгате И., Синкус А. // Генетика и профилактика наследстзен-[ых заболеваний: Научные труды 2-й республиканской школы по гене-

тике человека, 4 —9 сент. 1989 г. Паневежис. — Вильнюс, Мокслас, 1991. — С. 7-9.

5. Dicentric ring chromosome in Down syndrome patient born by mother with r(21)/Andriuskeviciüté I., Sinkus A /I Eksperimentiné biologija (Experimental Biology). - 1991. - Nr. 1(5): Proc. of the 6-th Congr. of Lithuanian Geneticists and Breeders. — P. 5 — 6.

6. Postnatal involution of epicanthus in Down syndrome patients I Andriuskeviciüté I., Sinkus A. //Eksperimentiné biologija (Experimental Biology). — 1992 (in press).

I. Andriuskeviciüté

PHENOTYPICAL DOWN'S SYNDROME POLYMORPHISM AS A RESULT OF ONTOGENETIC BLOCKAGE (dissertation for candidate of science degree) Abstract

Down's syndrome is known more than for over 100 years, but it's clinical appearance is not always evident due phenotypical polymorphism. It's symptomes overlaps with the other chromosomal disseases and the normal population too. Over 80 % of stigmata specific for these patients are microanomalies having no clinical importance. No one of these can be considered as specific or pathognomic to syndrome.

In our X-ray tooth atavistic features (taurodontism) and four parameters of foot skeleton study we revealed it for control population too, but in less quantity then in those with a Down syndrome. Foot skeleton anomalies in healthy relatives of patients were more frequent than in common population. It indicates damaged development channel in these families. Involution of epicanthus after birth for healthy children is faster than in chromosomal patients. Our data are consistent with the known hypothesis that chromosomal disbalance is a factor blocating nonspecifically ontogenesis due to which multifactorial pathology appears. Families studies indicate that chromosomal anomalies as a first induce familial (and it appears regionic) pathology.

I. Andriuskeviciüté

FENOTIPINIS DAUNO SINDROMO POLIMORFIZMAS KAIP ONTOGENEZÉS BLOKADOS PASEKMÉ (disertacija biologijos mokslq kandidato laipsniui gauti) Reziume

Dauno sindromas zinomas daugiau kaip 100 metij, bet jo klinikiné diag-nostika ne visuomet tiksli del fenotipinio polimorfizmo. Jo simptomatika psr-sidengia tiek su kitomis chromosominémis ligomis, tiek sunormalia populia-

;ija. Virs 80 % stigmij, aprasomij siems ligoniams, yra mikroanomalijos, ne-;urincios klinikinés reiksmés. Né vienos is jij negalima pavadinti specifine irba patognomine sindromui.

Tirdami rentgenogramose danti¿ atavistini pozymj (taurodontizinq) ir •ceturis pédos skeleto parametras, juos radome ir kontrolineje populiacijoje, bet zymiai reciau, negu sergantiesiems Dauno sindromu. Pédos skeleto ano-malijos sveikiems Iigoniu giminéms buvo daznesnés negu bendroje populiacijoje, kas rodo esant seimoje pazeistq si ontogenetini sklaidos kanala. Epi-kanto involiucija po gimimo sveikiems vaikams vyksta greiciau, negu chromo-sominiams ligoniams.

Müsi} duoraenys patvirtina zinomq hipotez§, kad chromosomij disbalan-sas yra faktorius, nespecifiskai blokuojantis ontogenez?, dél kc dazniau pasi-reiskia multifaktoriné patoJogija. Seimij tyrimai rodo, kad chromosomij ano-malijos pirmiausia provokuoja seimin§ (ir, manóme, regionin?) patologij^.

„Spindulys" 92. 896. 120