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辅助生殖技术在葡萄胎治疗中的应用及研究进展

2021-05-31杨婧祎刘岩智旭

国际生殖健康/计划生育杂志 2021年3期
关键词:葡萄胎滋养层绒毛

杨婧祎,刘岩,智旭

妊娠滋养细胞疾病(gestational trophoblastic disease,GTD)是一组来源于胎盘滋养细胞的疾病,包括葡萄胎(hydatidiform mole)、侵蚀性葡萄胎、绒毛膜癌、胎盘部位滋养层细胞肿瘤及上皮样滋养叶细胞肿瘤。葡萄胎是一种异常妊娠,主要特征是异常的胚胎发育,绒毛水肿变性,滋养层增生,可分为完全性葡萄胎(complete hydatidiform mole,CHM)和部分性葡萄胎(partial hydatidiform mole,PHM)[1-2]。1752年,William Smelie第一次用“葡萄胎”这个名词来描述“葡萄状”的胎盘病理特征。1827年Velpeau和Boivin第一次观察到这些“囊肿”是绒毛的囊状扩增[3]。

1 流行病学

在西方国家,每600~1 000孕次会发生1次葡萄胎,且大部分为散发性葡萄胎,而发展中国家和不发达国家的发病率比西方国家高约2~10倍[4-5]。葡萄胎再发风险为1%~2%,第3次发生葡萄胎的概率则增加到15%~20%,且不会因改变性伴侣而降低[2]。在中国,葡萄胎发病率约为1‰~8.83‰,其中发病率最高的省份是浙江[6]。

复发性葡萄胎(recurrent hydatidiform mole,RHM)是指在同一对夫妇中发生2次及以上的葡萄胎孕史,RHM可以是散发的,也可能是家族聚集性的。双亲型葡萄胎(biparental hydatidiform mole,BiHM)考虑是由于常染色体隐性遗传缺陷造成的,但BiHM含有双亲来源的遗传物质[2,7]。

女方年龄和既往流产病史是研究最多的2项葡萄胎发生的危险因素。13~18岁或者超过35岁的妇女葡萄胎患病风险增加2~3倍,而大于40岁的妇女患病风险增加7倍[8]。相对于双精杂合型PHM而言,双精杂合型和单精纯合型CHM与高龄(>40岁)更相关[9]。CHM的其他危险因素包括男方高龄、维生素A或者胡萝卜素缺乏和吸烟等。有研究认为不规则月经史和口服避孕药与PHM有关[8]。

2 临床表现与检查

葡萄胎患者早期诊断多依据B超检查和异常增高的人绒毛膜促性腺激素(hCG)水平。葡萄胎患者母体血清hCG水平异常增高是由于滋养层的过度增殖引起的,hCG水平一般超过80 000 mIU/mL。CHM临床表现包括阴道出血,子宫大于正常孕周,B超提示“雪花状”[1,10]。并发症包括妊娠高血压疾病、贫血、剧吐、甲状腺功能亢进、栓塞及卵巢黄素化囊肿。随着孕周升高,患者也会出现子痫前期、甲状腺功能亢进、妊娠剧吐、贫血和卵巢黄素化囊肿等[3]。而PHM的子宫大小无特殊,可小于相应孕周,B超下可见宫腔内无明显血流信号,偶有局部混合回声。早期PHM可见蜕膜、胎盘、子宫肌层的囊状改变或增加的回声。胎儿可见无定型回声,几乎不见胎儿心跳,卵黄囊横断面和前后径的比例大于1.5[1,10]。

3 组织学分类

发育充分的CHM标本包含大量的血性组织及肉眼可辨认的、增大水肿的绒毛,形成大小不等的半透明水泡,未见正常胎盘及可辨别的胎儿成分。而PHM标本往往与非葡萄胎自然流产类似,大多为正常的绒毛组织,偶见葡萄状囊泡,根据流产时的孕龄,或者清宫之前胎死宫内的时间,可能见到孕囊、胎儿成分或相对完整的胎儿[11]。

显微镜下,发育良好的CHM显示两个突出的形态学特征:弥漫性绒毛间质水肿和显著的绒毛滋养细胞增生且常伴有细胞非典型性,缺乏胎儿型有核红细胞等胎儿成分及羊膜、卵黄囊等非绒毛胎盘结构,也有极个别的CHM发现了内细胞团衍生物[7]。PHM则表现为两种形态的绒毛:一种为大的、高度水肿的不规则绒毛,另一种为小的、外形正常或纤维化的绒毛,两者混杂分布,后者常含有胎儿血管和有核红细胞。绒毛形状不规则呈扇贝形,常可见到滋养细胞内陷形成假包涵体。滋养细胞环绕绒毛呈轻至中度非极性增生,无明显异型性[11-12]。

非葡萄胎二倍体、双雌单雄三倍体和三体性自然流产均可出现水肿性妊娠产物,表现为形状不规则的绒毛,伴滋养细胞假包涵体形成和不同程度的间质水肿,并可见胎儿血管和胎儿红细胞。因此,相似的形态学特征无法鉴别上述非葡萄胎流产和PHM,对疑似病例应进行STR(short tandem repeat)基因型分析以确诊。

4 诊断和鉴别诊断

现阶段葡萄胎诊断的常用标准是组织学检查中出现滋养细胞增生的现象[3]。孕早期可以通过超声进行诊断[1]。对葡萄胎亚型的评估包括大小、绒毛的形状,水肿的程度,滋养层增生的程度。水肿流产型往往没有滋养层的增生而仅有绒毛的水肿[11]。

p57是母源表达的基因,CHM缺少母源性基因的表达,即细胞滋养层的绒毛中不表达p57,而PHM有p57的表达。但是p57免疫组织化学不能区分PHM和非葡萄胎性妊娠,需要用STR进行分析[2,10]。STR是群体中高度多态性的重复DNA序列,可以通过荧光标记的引物对多个STR位点进行聚合酶链反应(PCR)扩增,通过计算各个位点的峰高、峰面积比值来确定位点的相对拷贝数[12-13]。

其他辅助技术,包括传统的细胞遗传学(核型分析)、DNA倍性分析(流式细胞术,图像分析)和荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH),都不能区分母源和父源染色体。近年来,也有研究尝试将基于单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)的芯片技术应用于诊断葡萄胎,然而该项技术还没有在临床工作中广泛展开[14]。

5 遗传因素

在遗传层面,CHM约有80%~90%是单精纯合型葡萄胎,即单精入卵,2条染色体均来自于父亲,可能原因是染色体失活的卵或者是空卵与一个单倍体精子结合,单倍体染色体复制形成纯合型二倍体,也可能是染色体失活的卵或者是空卵与第二次减数分裂失败的二倍体精子结合,46,YY基本不能存活,故单精纯合型葡萄胎核型大多为46,XX。有10%~20%的CHM是双精入卵,即双精葡萄胎或杂合葡萄胎,核型为46,XX或46,XY。也有一些三倍体或四倍体的CHM,其额外的遗传物质都是父源的。偶有双亲来源的CHM多认为与常染色体隐性遗传缺陷有关[2,8]。

而PHM多是双精入卵形成的三倍体,也有可能是二倍体精子入卵,即1份染色体来自母亲,另外2份染色体来自父亲,基因型大多为69,XXX,有报道发现四倍体的PHM,即有3份基因组来自父亲(92,XXXX、92,XXYY、92,XXXY)[2,7-8]。

5.1葡萄胎与基因印迹基因印迹是指依靠单亲传递相关遗传学性状的现象,一个基因的两个亲本副本中仅有一个表达,可分为父源印迹基因和母源印迹基因。基因组印迹是一个动态的过程,与表观遗传修饰相关,由DNA甲基化、乙酰化作用和组蛋白修饰调节。在胚胎发育过程中,父源印迹基因多作用于胎盘的生长,而母源印迹基因多作用于胚胎的生长[2,15],这对于葡萄胎的发生过程十分重要。NLRP7和KHDC3L基因突变可能与葡萄胎组织中印迹基因的甲基化缺失有关。NLRP7可以和染色质结合因子YY1(Ying-yang 1)结合,而YY1能够以甲基化依赖的方式来调控印迹基因的表达[8]。同时,也有研究推测NLRP7和YY1的相互作用可以调控滋养层的分化[16]。Demond等[17]研究中发现,KHDC3Lc.1A>G突变可导致卵细胞甲基化的减少,胚胎植入前阶段甲基化削弱和植入后印迹位点甲基化缺失。

5.2葡萄胎与基因突变在OMIM网站(https://www.omim.org/)中,概述了4种RHM相关基因,见表1。

表1 OMIM网站中葡萄胎遗传相关基因

NLRP7[nucleotide oligomerization domain(NOD)-like receptor,pyrin containing 7]定位在人类染色体19q13.4区域,又称NALP7、NOD12、PYPAF3、CLR19.4、PAN7、HYDM,是2006年由Sharlene Murdoch在19q13.4区域最早发现的RHM致病基因。NLRP7蛋白属于NLR家族,编码1 037个氨基酸,有3个主要区域:氨基(N)端的PYRIN、NACHT 和羧基(C)端的LRR(leucine-rich repeat)区域,其表达和白细胞介素1β(IL-1β)的分泌、滋养层的分化有关[15]。其中,PYRIN区域和蛋白之间的连接相关,PYRIN结构域在凋亡蛋白中可以连接程序性凋亡相关蛋白半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase),在细胞凋亡通路中,PYRIN结构域介导形成的蛋白复合物可以把信号从受体传到下游效应因子;NACHT结构域十分保守,其含有的ATP/GTPase 特 异 性P 环 可 以 将ATP 水 解 为GTP,NACHT结构域由神经元凋亡抑制蛋白(neuronal apoptosis inhibitor protein,NAIP)、Ⅱ型主要组织相容性复合体转录激活子 (class Ⅱ major histocompatibility complex trans-activator,CⅡTA)、来源于柄孢霉的非亲和位点蛋白(HET-E)、哺乳动物端粒酶相关蛋白1(telomerase associated protein1,TP1)组成,NACHT区域主要在神经元凋亡抑制蛋白、主要组织相容性复合体(MHC)Ⅱ类活化和Caspase-募集蛋白发挥作用;LRR结构域通常存在于Toll样受体、RanGTPase和RNA酶抑制蛋白中,是炎症小体激活所必需的结构域,可以特异性识别受体[15]。NLRP7是一种母源效应基因,基因变异可以导致卵细胞缺陷,并影响输卵管和宫腔中的母体环境[4]。在葡萄胎患者中NLRP7的变异可能导致外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)的IL-1β表达水平下降,进而降低免疫学耐受力[18]。NLRP7在卵细胞发育的各个阶段和精子中均有表达,NLRP7转录本水平受精后开始下降,在胚胎发育的第3天,即胚胎植入过程中达到最低水平,然后从D3到D5时期内急速增加,对应于胚胎基因组转录活化阶段[2]。

在NLRP7双等位基因变异的葡萄胎患者已发现NLRP7的47个变异位点,包括终止密码子、小于20 bp的缺失或插入、剪接突变、大的缺失或插入以及复杂的重排,而在一个NLRP7等位基因变异的葡萄胎患者中,发现了2个蛋白截断突变,1个终止密码子,1个60 kb的缺失和17个错义突变[2]。在复发性葡萄胎患者中,48%~80%的患者携带NLRP7的变异[8]。携带一个等位基因变异的女性患者多有其他不良妊娠史,其后代可能携带有DNA甲基化的改变,而携带两个等位基因变异的女性患者生育结局几乎都为葡萄胎[19]。携带纯合变异的男性没有生殖功能异常[2]。Akoury等[5]总结既往报道的病例和该研究中的病例,发现在131例NLRP7两个等位基因均变异患者的612次妊娠记录中,自然妊娠活产率仅1%,并提示这些活产和一些仅轻微改变蛋白功能的错义突变有关,该研究也报道了2例NLRP7双等位基因变异的RHM患者通过赠卵的方式获得3个健康男婴。NLRP7较轻微的变异,如错义突变,发生的葡萄胎组织学多表现为类似PHM,即有不同程度的p57表达,而NLRP7较严重的变异,如截断突变导致的葡萄胎则表现类似CHM,p57的表达异常缺如[20]。在NLRP家族中,NLRP5和NLRP2也都在胚胎发育过程中起着重要的作用。有报道发现NLRP2变异可能与Beckwith-Wiedemann综合征(BWS)的发生有关,而NLRP5作为皮质下母源效应复合体(subcortical maternal complex,SCMC)复合物的一员,在小鼠和猴子的早期胚胎发育中起着重要作用,近年来,NLRP5与人类自然流产、多位点印迹干扰(multilocus imprinting disturbance,MLID)等疾病的关系也成了学者们关注的焦点[21]。

KHDC3L[KH domain containing 3-like]又称C6orf221,在灵长类动物中又称ECAT1,是2011年被发现的第2个与RHM相关的基因,KHDC3L定位在6号染色体上,编码217个氨基酸,该蛋白属于KHDC1(KH homology domain containing 1)家族,在人类中,这个蛋白家族包括KHDC3L、KHDC1、DPPA5(developmental pluripotency associated 5)和OOEP(oocyte-expressed protein),这些基因都与卵母细胞或者早期胚胎的基因表达有关,该家族的特征性结构是N端的不能结合RNA的非典型KH结构域[2]。在人类卵细胞中,KHDC3L可以和NLRP7一起调节表观遗传学的状态,也可作为SCMC复合物的一员在卵细胞和植入前胚胎中发挥作用。在人类和猴子的胚胎中,KHDC3L的mRNA水平在桑椹胚期较低,而在囊胚期大幅增加,提示KHDC3L可能在胚胎植入后的阶段也行使重要功能[22]。在人胚胎干细胞中,有研究证实了KHDC3L磷酸化可以调节同源重组修复介导的DNA损伤修复和PARP1[poly(ADP-ribose)polymerase 1]的活化[22]。在不携带NLRP7致病变异的葡萄胎患者中,有10%~14%的患者存在该基因的变异[8]。在2个KHDC3L等位基因均缺陷的葡萄胎患者中,发现有7种与RHM有关的变异,其中包括2个错义突变、3个4 bp的缺失,1个剪切突变[23]和1个移码突变[24],迄今为止在2个KHDC3L等位基因缺陷患者中没有活产报道,2018年报道的KHDC3L基因变异患者辅助生殖周期中,配子可以完成胞浆内单精子注射(ICSI)过程,但是胚胎发育最终阻滞在桑椹胚期,这提示KHDC3L变异可能比NLRP7严重[23-24],然而在关于中国葡萄胎患者的研究里,仅有1篇文献报道了携带有KHDC3L基因变异的葡萄胎患者,且该基因变异在中国人群中变异频率较高,被认为和BiHM没有特别的相关性。这提示中国人群中可能存在其他与葡萄胎相关的基因变异[25]。

NLRP7与KHDC3L共同定位于淋巴母细胞样细胞系和外周血单核细胞中的微管组织中心和高尔基体[8]。透射电子显微镜法也证明了NLRP7与KHDC3L是卵细胞骨架的一部分。这也暗示了两者可能有相似的功能[2,8]。在早期卵裂过程中,两者均不对称地分布在细胞外皮层区域,而在囊胚阶段,NLRP7和KHDC3L分别定位到细胞质和细胞核[21]。也有研究推测KHDC3L可能和NLRP7作为同种卵细胞复合物的组成成分,直接或间接调节卵母细胞遗传物质的表观遗传学状态。然而,小鼠中没有KHDC3L和NLRP7的直接同源物,不适合在小鼠模型中做相应研究[17]。

不携带NLRP7和KHDC3L致病基因变异的RHM患者有很高的遗传异质性,葡萄胎组织仅有8%是双亲来源的二倍体。不含有已知基因变异位点的患者对再发葡萄胎有轻微的遗传易感性,不除外多基因或者多因素作用[7]。有研究在2个葡萄胎家系中发现了MEI1基因变异,患者的葡萄胎组织分型提示均为单精纯合CHM[26]。MEI1基因在男性不育症中研究较多见[27],而Nguyen等[26]研究表明,在基因敲除Mei1小鼠卵母细胞中,基因敲除会导致遗传物质部分或全部从卵母细胞中排出,这与携带基因变异患者的葡萄胎、流产等病史相符。该研究也报道了2例有葡萄胎病史的患者中存在TOP6BL/C11orf80 [type 2 DNA topoisomerase 6 subunit B-like]基因变异,1例有1次流产史3次CHM病史的患者存在REC114基因变异,已知这2个基因在小鼠与减数分裂中DNA双链断裂(double-strand break,DSB)有关。

有研究报道了1例有2次流产史4次葡萄胎病史的患者,筛查后发现携带有PADI6基因复合杂合变异[28]。另有报道了2例有长达十余年原发性不孕症病史的患者,经检测发现分别携带了PADI6基因复合杂合变异(c.866C>T,c.1895C>T)和PADI6基因纯合变异(c.1124dupT),辅助生殖治疗周期提示PADI6和胚胎早期发育阻滞相关[24]。PADI6基因编码肽酰精氨酸脱亚氨酶,这种钙离子依赖性酶在转录后翻译中将多肽的精氨酸残基修饰成为瓜氨酸,已知PADI6与人和小鼠胚胎早期发育阻滞相关,Padi6基因敲除可导致雌性小鼠不孕,且该研究中发现PADI6和NLRP7在人GV期卵母细胞和早期胚胎中有着相同的定位,提示PADI6可能与葡萄胎发生有关[28]。

此外,2018年也有研究发现6个微小RNA(microRNA,miRNA),即miR-370-3p、miR-371a-5p、miR-518a-3p、miR-519d-3p、miR-520a3p和miR-934,在妊娠滋养细胞肿瘤(gestational trophoblastic neoplasia,GTN)患者和CHM患者滋养层组织中表达有差异,其功能与机制有待进一步探讨[29]。

6 治疗及预后

葡萄胎患者临床常用的治疗方法主要为清宫术,由于患者子宫较大且质软,需要避免子宫穿孔和大出血,可术前开放静脉通路,术中在B超引导下进行吸宫,通常选用大号吸管,并选择低负压状态[10,30]。清宫的病例有持续数周的高hCG水平或者hCG水平下降后复升,即提示可能有滋养层组织的残留。葡萄胎患者要避免恶变的可能,然而在西方国家中,15%~20%的CHM可能会发生GTN,而仅有约不到5%的PHM可能会发生GTN[2]。在葡萄胎患者的随访中,需要避孕并持续关注血清中hCG的水平,直到hCG水平正常。同时随访中也需要关注患者的月经情况、妇科检查情况并复查B超等[10]。

7 葡萄胎和辅助生殖技术

随着FISH、SNP array、ICSI、二代测序等技术的发展,辅助生殖技术可以帮助有2次及以上葡萄胎病史的女性实现正常受精,ICSI可以保证单精入卵,FISH可以筛选男性胚胎来避免含有X染色体精子的单雄生殖[2],如果不愿放弃女性胚胎,也可以在胚胎植入前检测亲本来源,以确保遗传物质来源于父母双方。按照时间顺序将辅助生殖技术和葡萄胎患者相关的报道整理,见表2,但是即使是体外受精-胚胎植入前遗传学检测(IVF-PGT)技术仍不能避免葡萄胎发生的可能[2]。

表2 辅助生殖技术应用于葡萄胎患者的报道

NLRP7和KHDC3L在卵母细胞发育过程中都起着至关重要的作用,尤其是携带NLRP7双等位基因变异的患者自然妊娠可能性较小,卵子捐赠有望提高患者的生育结果[2]。目前已经报道了5例携带有NLRP7纯合或复合杂合变异的患者通过捐卵的方式正常妊娠[37]。散发的葡萄胎患者比复发性双亲二倍体葡萄胎患者更有可能用自己的卵母细胞活产,这些患者可以通过IVF-PGT选择双亲来源的二倍体胚胎进行移植,虽然这种方法不能完全防止葡萄胎的出现,但可以最大限度地增加患者正常怀孕的机会。随着高通量测序的发展,SNP基因型分析和倍型分析也逐渐应用到辅助生殖技术中,这也为辅助生殖技术在葡萄胎患者中的应用提供了新的思路[38]。

8 结语与展望

随着医疗水平的不断提高,越来越多的葡萄胎患者在临床上被发现,然而目前临床上对于葡萄胎的诊断多依据临床表现和组织病理分型,STR分型和基因检测手段仍未普及,且由于临床上取材的不完整性和葡萄胎组织存在嵌合的可能,葡萄胎准确的病理诊断仍然很困难。随着辅助生殖技术的发展,针对RHM患者的生育需求,ICSI-IVF技术可以保证单精入卵,PGT通过单倍体分型明确胚胎遗传物质的亲本来源,减少非双亲来源的葡萄胎发生。然而,由于葡萄胎病因十分复杂,葡萄胎相关的遗传因素众多,IVF技术也不能完全避免葡萄胎的发生,因此葡萄胎的发病机制成为亟待阐明的难题,辅助生殖技术对葡萄胎患者生育结局的影响也需要进一步探讨。

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