Luận văn: Bất thường NST ở cặp vợ chồng sảy thai và sinh con dị tật

Luận văn thạc sĩ phân tích bất thường NST ở cặp vợ chồng sảy thai liên tiếp, sinh con dị tật. Tìm hiểu nguyên nhân di truyền và nguy cơ sinh sản.

• Tác giả: Trương Thị Thuỳ Linh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Rực
• Trường học: Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Nghiên cứu những bất thường nhiễm sắc thể ở cặp vợ chồng sảy thai liên tiếp và sinh con bị dị tật
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và phân loại bất thường NST

Bất thường nhiễm sắc thể (NST) là những thay đổi trong cấu trúc hoặc số lượng của các nhiễm sắc thể, gây ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe con người. Các bất thường này được phân thành hai loại chính: rối loạn số lượng NST và rối loạn cấu trúc NST. Rối loạn số lượng xảy ra khi có quá nhiều hoặc quá ít nhiễm sắc thể, như trong trường hợp trisomy 21 (hội chứng Down). Rối loạn cấu trúc liên quan đến những thay đổi trong phần của NST, bao gồm chuyển đoạn, đảo đoạn, mất đoạn và trùng lặp đoạn. Những bất thường này có thể di truyền từ bố mẹ hoặc xảy ra ngẫu nhiên trong quá trình hình thành các tế bào sinh dục. Hiểu rõ về các loại bất thường này giúp các cặp vợ chồng có tiền sử sảy thai hoặc sinh con bị dị tật bẩm sinh có thể nhận được tư vấn di truyền phù hợp.

1.1. Rối loạn số lượng nhiễm sắc thể

Rối loạn số lượng NST bao gồm các trường hợp như monosomy (thiếu một NST) và trisomy (thừa một NST). Ví dụ điển hình nhất là hội chứng Down do trisomy 21, hội chứng Edwards do trisomy 18, và hội chứng Patau do trisomy 13. Những trường hợp này thường dẫn đến sảy thai liên tiếp hoặc sinh con có dị tật bẩm sinh nặng nề. Nguy cơ này tăng lên đáng kể theo tuổi của người mẹ, đặc biệt ở phụ nữ trên 35 tuổi.

1.2. Rối loạn cấu trúc nhiễm sắc thể

Rối loạn cấu trúc NST bao gồm chuyển đoạn tương hỗ, chuyển đoạn hòa hợp tâm, đảo đoạn và mất đoạn NST. Trong đó, chuyển đoạn tương hỗ cân bằng là kiểu rối loạn phổ biến nhất ở những cặp vợ chồng sảy thai. Mặc dù bản thân người mang chuyển đoạn không biểu hiện bệnh, nhưng nguy cơ sinh sản cao hơn do có khả năng tạo ra các giao tử bất thường. Điều này dẫn đến tỷ lệ sảy thai cao và khả năng sinh con với các dị tật bẩm sinh từ những lệch cân bằng di truyền.

II. Nguyên nhân gây sảy thai liên tiếp

Sảy thai liên tiếp được định nghĩa là mất thai 2 lần hoặc hơn liên tiếp, và bất thường NST là một trong những nguyên nhân quan trọng. Khoảng 50-70% các trường hợp sảy thai sớm có liên quan đến rối loạn di truyền ở thai nhi. Trong những cặp vợ chồng sảy thai liên tiếp, tỷ lệ phát hiện bất thường NST là 5-10%, cao hơn đáng kể so với dân số chung (khoảng 0,5%). Các bất thường NST gây sảy thai thường là những thay đổi số lượng NST không tương thích với sự sống. Ngoài ra, chuyển đoạn hòa hợp tâm ở một trong hai bố mẹ có thể dẫn đến các giao tử không cân bằng, gây ra sảy thai liên tiếp mặc dù bố mẹ khỏe mạnh. Việc phân tích karyotyp của cặp vợ chồng là rất cần thiết để phát hiện những bất thường này và đưa ra hướng dẫn sinh sản thích hợp.

2.1. Vai trò của bất thường NST trong sảy thai sớm

Bất thường NST ở thai nhi là nguyên nhân chính gây sảy thai sớm trong ba tháng đầu của thai kỳ. Các rối loạn số lượng NST như trisomy hoặc monosomy không tương thích với cuộc sống và thường dẫn đến mất thai tự nhiên. Khoảng 95% các trường hợp monosomy X (hội chứng Turner) dẫn đến sảy thai. Những rối loạn cấu trúc NST cân bằng ở bố mẹ có thể tạo ra các giao tử không cân bằng, gây sảy thai hoặc dị tật ở con em.

2.2. Cơ chế di truyền trong các cặp vợ chồng

Trong những cặp vợ chồng mang chuyển đoạn tương hỗ cân bằng, nguy cơ sinh sản tăng lên do quá trình giảm phân có thể tạo ra các giao tử không cân bằng. Nếu một giao tử bất thường kết hợp với giao tử bình thường, sẽ tạo ra một hợp tử có sự lệch cân bằng, dẫn đến sảy thai liên tiếp hoặc dị tật bẩm sinh. Tỷ lệ sảy thai ở những người mang chuyển đoạn có thể lên đến 30-50% tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể.

III. Liên quan giữa bất thường NST và dị tật bẩm sinh

Dị tật bẩm sinh là những bất thường về cấu trúc hoặc chức năng có mặt từ lúc sinh, trong đó bất thường NST đóng vai trò quan trọng. Khoảng 10-15% các dị tật bẩm sinh có liên quan đến rối loạn di truyền, và bất thường NST chiếm một tỷ lệ đáng kể. Các rối loạn số lượng NST như trisomy 21, 18, 13 gây ra những dị tật bẩm sinh đặc trưng bao gồm bất thường tim mạch, bất thường tiêu hóa, chậm phát triển, và bất thường khuôn mặt. Những rối loạn cấu trúc NST không cân bằng cũng dẫn đến dị tật bẩm sinh khác nhau tùy thuộc vào đoạn di truyền bị ảnh hưởng. Việc phát hiện bất thường NST ở bao mẹ thông qua xét nghiệm sinh hóa hoặc siêu âm sàng lọc có thể giúp đưa ra quyết định sinh sản sáng suốt.

3.1. Những dị tật bẩm sinh phổ biến do bất thường NST

Hội chứng Down (Trisomy 21) gây ra những dị tật bẩm sinh bao gồm chậm phát triển trí tuệ, bất thường tim mạch, bất thường tiêu hóa, thị lực yếu. Hội chứng Edwards (Trisomy 18) và Hội chứng Patau (Trisomy 13) gây ra những dị tật bẩm sinh nặng hơn, thường không tương thích với cuộc sống. Các mất đoạn hoặc trùng lặp đoạn NST dẫn đến dị tật bẩm sinh đa dạng tùy thuộc vào kích thước đoạn bị mất hoặc trùng lặp.

3.2. Sàng lọc và chẩn đoán dị tật bẩm sinh

Sàng lọc sơ sinh (prenatal screening) sử dụng các xét nghiệm sinh hóa máu, siêu âm, và cộng hưởng từ để phát hiện nguy cơ bất thường NST. Xét nghiệm sinh thiết絨mô nhau (CVS) và chọc ối (amniocentesis) cho phép phân tích karyotyp trực tiếp để xác định bất thường NST. FISH (Fluorescence In Situ Hybridization) và CGH (Comparative Genomic Hybridization) là những công nghệ tiên tiến giúp phát hiện những bất thường NST chi tiết hơn.

IV. Tư vấn di truyền và quản lý nguy cơ sinh sản

Tư vấn di truyền là một phần quan trọng trong quản lý những cặp vợ chồng có tiền sử sảy thai liên tiếp hoặc sinh con dị tật bẩm sinh. Sau khi phát hiện bất thường NST thông qua phân tích karyotyp, các cặp vợ chồng cần được thông báo về nguy cơ sinh sản cụ thể của họ. Đối với những người mang chuyển đoạn tương hỗ cân bằng, nguy cơ tái phát có thể lên đến 10-30% tùy thuộc vào loại chuyển đoạn. Tư vấn di truyền cung cấp thông tin về các lựa chọn sinh sản bao gồm giám sát thai kỳ chặt chẽ, chẩn đoán trước kỳ hạn, và di truyền học phân tử hiện đại. Việc lập kế hoạch sinh sản với sự tư vấn chuyên nghiệp giúp giảm thiểu nguy cơ tái phát và nâng cao kết cục thai kỳ tốt lành.

4.1. Quy trình tư vấn di truyền toàn diện

Tư vấn di truyền bắt đầu bằng việc thu thập lịch sử gia đình chi tiết, sau đó phân tích karyotyp của cả hai bố mẹ. Nếu phát hiện bất thường NST, bác sĩ di truyền sẽ giải thích bản chất rối loạn, nguy cơ sinh sản, và các lựa chọn quản lý. Người tư vấn cũng cung cấp thông tin về các xét nghiệm sàng lọc và chẩn đoán trước kỳ hạn để phát hiện dị tật bẩm sinh sớm nhất có thể.

4.2. Chiến lược giảm thiểu nguy cơ tái phát

Để giảm thiểu nguy cơ sảy thai liên tiếp hoặc dị tật bẩm sinh, các cặp vợ chồng nên thực hiện sàng lọc trước kỳ hạn như xét nghiệm triple screen, siêu âm chi tiết. Đối với những rối loạn NST yếu tố gia tính cao, chẩn đoán trước kỳ hạn (PGD) trong thụ tinh ống nghiệm (IVF) có thể giúp lựa chọn những phôi bình thường trước khi cấy ghép. Giám sát sức khỏe bà mẹ, kiểm soát tình trạng bệnh lý kèm theo cũng giúp cải thiện kết quả thai kỳ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu của Walther Flemming (1882) [33]. Ông đã quan sát NST của người ở các kỳ phân bào trên tiêu bản tươi, cắt mảnh lấy từ tinh hoàn. Trong thời gian đó, NST của người là vấn đề được các nhà di truyền học quan tâm, nghiên cứu và cũng là đề tài được đem ra tranh luận nhiều lần. Tuy nhiên ở thời kỳ ấy do những hạn chế về kỹ thuật làm tiêu bản, mẫu vật không đáp ứng và không phù hợp cho việc nghiên cứu chi tiết NST.

Ở người, số lượng NST nhiều, kích thước nhỏ và thường tập trung thành từng đám, với những kỹ thuật cắt mảnh, cố định và nhuộm thông thường, các nhà di truyền tế bào chưa thể đếm chính xác nên đã cho rằng trong nhân của tế bào người có 48 NST, gồm 23 cặp NST thường và 1 cặp NST giới tính (Winiwarter. Những năm thuộc thập kỉ 50 của thế kỉ XX có những phát hiện quan trọng khai sinh ra chuyên ngành di truyền tế bào người, bằng việc xử lý tế bào bằng sốc nhược trương của Hsu T.L (1956) tiền xử lý tế bào nuôi cấy bằng colchicine để tích lũy nhiều cụm kì giữa. Công trình của Tjio và Levan (1956) kết hợp xử lý nhược trương và colchicine đã công bố nghiên cứu xác định lại bộ NST 2n của người là 46 NST chứ không phải là 48 NST và công trình này đã được Ford và Hamerton khẳng định [35]. Từ năm 1956 có nhiều phòng thí nghiệm tế bào di truyền được xây dựng để nghiên cứu NST.

Các công trình đầu tiên công bố các rối loạn NST liên quan với bệnh là công trình của Lejeune (1958-1959) về hội chứng Down do thừa một NST 21 dạng trisomi 21, hội chứng Turner do tế bào cơ thể chỉ có 45 NST dạng 45,X thiếu một NST giới tính X (Ford, 1959), hội chứng Klinefelter ở nam với 47 NST trong đó có ba NST giới tính XXY (Jacobs và Strong, 1959) [48]. Từ năm 1956 đến năm 1960 là thời kỳ còn khó khăn của nghiên cứu tế bào di truyền học người các nghiên cứu đều mới chỉ phân biệt được các rối loạn số lượng Trương Thị Thuỳ 3 Cao học K20 - Sinh Luận văn thạc sĩ khoa và rối loạn cấu trúc lớn gây bất thường ở người do mới chỉ sử dụng phương pháp nhuộm bình thường bằng Giemsa, nhuộm đồng đều các NST. Năm 1960, Moorhead và cs công bố phương pháp làm tiêu bản NST từ lympho bào nuôi cấy ngắn hạn với việc dùng PHA (phytohemagglutinin) để kích thích phân bào[64]. Năm 1960, Nowell và Hungerford đã mô tả NST Philadelphia (mất đoạn nhánh dài của NST 22) trong bệnh bạch cầu thể tủy mãn tính (Chronic myeloid leukemia) [72].

Năm 1963, hội chứng mèo kêu, một hội chứng do bị mất đoạn nhánh ngắn của NST số 5 (5p-), lần đầu tiên được phát hiện bởi Lejeune và cs [101]. Từ năm 1968 đến năm 1970, sự ra đời của các kỹ thuật nhuộm băng cho phép các nhà di truyền học đánh giá chính xác tới từng chiếc NST trong bộ NST và phát hiện rối loạn cấu trúc NST. Từ sau 1970 trở đi, lần lượt với các kỹ thuật nhuộm băng Q, băng G, băng R, băng C, băng T, N và nhuộm băng có độ phân giải cao NST, dùng BrdU (Bromodeoxyuridin) gắn vào ADN trên NST và nhuộm phân biệt chromatit chị em đã mở ra thời kỳ phát triển mạnh mẽ của tế bào di truyền học người ứng dụng các kỹ thuật băng để phát hiện các bất thường đặc trưng trên từng NST ứng với các bệnh, tật, các hội chứng trong lâm sàng. Từ năm 1980 đặc biệt là sau năm 1985 là thời kỳ phát triển mạnh mẽ, vượt bậc của di truyền tế bào và di truyền phân tử ứng dụng trong nghiên cứu bộ gen loài người.

Trong di truyền tế bào thì việc nghiên cứu NST chủ yếu vẫn áp dụng các phương pháp nhuộm băng NST. Tiêu chuẩn và quy định quốc tế về đặc điểm bộ nhiễm sắc thể ngƣời 1. Tiêu chuẩn để xếp loại nhiễm sắc thể trong lập karyotyp. Lúc đầu người ta chỉ căn cứ vào chiều dài của NST để đặt tên cho chúng từ 1 đến 23 theo thứ tự từ dài đến ngắn (công ước Denver 1960), nhưng ngay sau đó cũng năm 1960 Patau không đồng ý và đề xuất thêm tiêu chuẩn vị trí phần tâm, sau này được quốc tế chính thức chấp nhận.

Trương Thị Thuỳ 4 Cao học K20 - Sinh Luận văn thạc sĩ khoa Chiều dài tương đối của NST: là tỷ lệ giữa chiều dài của một NST so với chiều dài trung bình của cả bộ NST, tức chiều dài tổng cộng tất cả các NST của bộ đơn bội có chứa NST X tính theo phần nghìn trong cùng một tế bào. Vị trí của phần tâm được biểu hiện bằng chỉ số phần tâm, tức là tỷ lệ giữa chiều dài nhánh ngắn trên tổng chiều dài của cả NST. Ngoài ra còn có một số tiêu chuẩn chi tiết khác vận dụng cho các NST có nhánh ngắn rất ngắn (NST tâm đầu) và các vệ tinh của chúng, NST Y có đặc thù riêng. Phân loại nhiễm sắc thể Ở người bộ NST 2n = 46 trong đó có 22 cặp NST thường (autochromosome) và 1 cặp NST giới tính (sex chromosome).

Dựa vào đặc điểm hình thái như độ dài, vị trí tâm động người ta sắp xếp các NST thành từng nhóm. 46 NST được chia thành 7 nhóm, kí hiệu là A, B, C, D, E, F và G trên nguyên tắc dài trước ngắn sau, nếu các NST bằng nhau thì tâm giữa đặt trước, tâm lệch đặt sau.  Nhóm A có 3 cặp NST có kích thước lớn nhất, gọi tên từ số 1 đến 3, cặp số 1 tâm giữa, cặp số 2 tâm lệch, cặp số 3 tâm giữa.  Nhóm B có 2 cặp NST số 4 và 5.

Các NST này có kích thước lớn và đều có tâm lệch.  Nhóm C có 7 cặp từ số 6 đến 12 có chiều dài trung bình. NST X cũng được xếp vào nhóm này. Tất cả đều tâm gần giữa và khó phân biệt.

 Nhóm D có 3 cặp từ số 13 đến 15 gồm các NST có nhánh ngắn rất ngắn, gần như không đáng kể gọi là các NST tâm đầu (acrocentric). Tất cả 3 cặp NST này đều có vệ tinh ở nhánh ngắn.  Nhóm E có 3 cặp 16, 17,18 tương đối ngắn. NST số 16 tâm giữa, 17 và 18 tâm lệch.

 Nhóm F có 2 cặp NST 19 và 20, ngắn và có tâm giữa.  Nhóm G có 2 cặp 21 và 22, kích thước ngắn và tâm đầu, có vệ tinh. NST Y cũng được xếp vào nhóm này nhưng không có vệ tinh. Trương Thị Thuỳ 5 Cao học K20 - Sinh Luận văn thạc sĩ khoa 1.

Các rối loạn và cơ chế gây rối loạn nhiễm sắc thể ngƣời 1. Rối loạn số lƣợng nhiễm sắc thể Rối loạn số lượng NST gồm hai dạng: đa bội (polyploidy) và lệch bội (aneuploidy). * Đa bội thể: là hiện tượng tăng chẵn hoặc tăng lẻ cả bộ NST. Ví dụ: ở người 3n = 69 NST = thể tam bội (3n) thuộc dạng thể đa bội lẻ, 4n = 96 NST = thể tứ bội (4n) thuộc dạng thể đa bội chẵn.

Ở người, các trường hợp đa bội phần lớn phôi thai chết ở giai đoạn trước sinh, một vài trường hợp sống đến khi sinh hoặc sau sinh nhưng hầu hết là các trẻ sơ sinh bị dị tật. Một số trường hợp đa bội thể ở người: - Đa bội thể ở người hầu hết quan sát thấy ở những thai sảy tự nhiên hoặc ở một số thai sống sót vài giờ sau khi sinh hoặc ở phần lớn các khối u. - Thể tam bội (3n) thuần (69,XXY hoặc 69,XYY) đã quan sát ở những thai sảy tự nhiên hoặc ở một số thai sống sót vài giờ sau khi sinh. - Thể khảm (3n/2n) hoặc (4n/2n) đứa trẻ có thể sống được vài năm nhưng chậm phát triển trí tuệ và nhiều dị tật bẩm sinh khác: dị dạng mắt, thoát vị màng tủy, dị tật tim, dị tật cơ quan sinh dục… Karyotyp ở những đứa trẻ này là: 46,XY/69,XXY hoặc 46,XX/92,XXYY….

* Lệch bội: là hiện tượng số lượng NST của tế bào tăng lên hoặc giảm đi một hoặc vài NST so với bộ NST lưỡng bội. * Lệch bội NST thường Ở người, hợp tử trisomi thuần NST thường có được tiếp tục phát triển hay không, số lượng các dị tật và khả năng sống sót của thai ở bên trong hay bên ngoài tử cung còn phụ thuộc vào trisomi về NST nào trong bộ NST. Trong số 22 cặp NST thường, chỉ có trisomi nhóm D (13,14,15), trisomi 18 và trisomi 21 thai nhi có thể sống ở bên ngoài tử cung, đặc biệt trisomi 21 có khả năng sống lâu hơn, thậm chí có thể sống đến tuổi trưởng thành. Nhìn chung trisomi của nhóm A (1-3), nhóm B (4- 5) hoặc nhóm C (6-12), phôi thai thường chết ở giai đoạn sớm trong tử cung.

Trương Thị Thuỳ 6 Cao học K20 - Sinh Luận văn thạc sĩ khoa Những dòng tế bào hoặc hợp tử monosomi NST thường, nhìn chung không có khả năng phát triển và thường chết ở giai đoạn sớm của phôi thai. * Lệch bội NST giới tính Trường hợp trisomi thuần NST giới tính, thai nhi có thể phát triển được đến tuổi trưởng thành, nhưng thường có các dị tật ở cơ quan sinh dục và một số dị tật khác. Chỉ có trường hợp monosomi NST giới X là có khả năng sống đến tuổi trưởng thành nhưng có những biểu hiện rối loạn phát triển hình thái của cơ thể, về cơ quan sinh dục và có thể chậm phát triển trí tuệ. * Thể khảm lệch bội: NST thường và NST giới tính tức là cá thể có từ hai hoặc nhiều dòng tế bào, hay gặp nhất là một dòng tế bào lưỡng bội và một dòng tế bào lệch bội hoặc là thừa một NST (trisomi) hoặc là thiếu một NST (monosomi).

* Lệch bội phức tạp – (lệch bội kép): trong tế bào của cơ thể có dư 2 NST ở hai cặp tương đồng khác nhau (thông thường là một cặp NST thường và một cặp NST giới tính). Rối loạn cấu trúc nhiễm sắc thể Rối loạn cấu trúc nhiễm sắc thể bao gồm vật liệu di truyền bị mất, thêm, hoặc đảo ngược trong cùng 1 NST hoặc trao đổi giữa các đoạn của các NST khác nhau (translocations). Rối loạn NST là cân bằng nếu vật liệu di truyền không bị mất (đảo đoạn và chuyển đoạn NST cân bằng) và không cân bằng nếu thừa, thiếu vật liệu di truyền (trong trường hợp lặp đoạn hoặc mất đoạn NST) [56]. * Mất đoạn (deletion): là hiện tượng NST bị đứt rời ra một hoặc nhiều đoạn, đoạn bị đứt rời ra không có tâm sẽ tiêu biến đi hoặc gắn sang NST khác, phần còn lại mang tâm trở lên ngắn hơn bình thường.