Chương 1 TỔNG QUAN 1. BỆNH TĂNG SẢN THƯỢNG THẬN BẨM SINH 1. Định nghĩa Tăng sản thượng thận bẩm sinh là một bệnh nội tiết di truyền do đột biến gen lặn NST thường, gây ra do giảm hoặc mất hoàn toàn một trong năm enzym tham gia vào quá trình tổng hợp cortisol, aldosteron và testosteron dẫn đến rối loạn quá trình tổng hợp hormon vỏ thượng thận. Trong đó, thể thiếu enzym 21-OH là thể bệnh hay gặp nhất chiếm tỷ lệ 90-95%, thứ hai là thể 11β-hydroxylase chiếm 5-9%; còn các thiếu hụt enzym khác gây các thể bệnh: 3β-HSD, 17α-hydroxylase và 20, 22-desmolase ít gặp hơn [12].
Tùy theo từng loại đột biến dẫn đến mức độ thiếu hụt enzym 21-OH một phần hay hoàn toàn mà gây ra các thể lâm sàng: mất muối, nam hóa đơn thuần, không cổ điển hay thể khởi phát muộn [1],[7],[13]. Tần suất Những kết quả nghiên cứu về tỷ lệ mới mắc của TSTTBS do thiếu enzym 21-OH từ 6,5 triệu trẻ sơ sinh được sàng lọc tại nhiều nước trên thế giới cho thấy tỷ lệ mới mắc với thể cổ điển là 1/13. Tần suất mắc bệnh trên thế giới là 1/10. Tỷ lệ mắc bệnh cao nhất ở hai quần thể người Eskimo Yupik (Alaska) và Pháp tần suất mắc bệnh là 1/282 và 1/2141 trong khi tỷ lệ mắc bệnh ở châu Âu là 1/14.
Nghiên cứu của Concolino và CS (2010) tỷ lệ mắc bệnh là 1/15.000 trẻ sinh ra ở thể mất muối và nam hóa đơn thuần, thể không điển hình: 1/1000 [16]. Năm 2011, nghiên cứu của Wichel và CS nhận thấy ở các nước châu Á có tỷ lệ mắc bệnh: 1/44. Tần suất mắc bệnh TSTTBS thể thiếu 21-OH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 STT Tên nước Tần suất 1 Thụy Điển [1] 1/ 9.000 Tại Việt Nam, TSTTBS chiếm tỷ lệ 60,7% bệnh lý của tuyến thượng thận và chiếm 2% các bệnh di truyền điều trị tại khoa Nội tiết - Chuyển hóa- Di truyền Bệnh viện Nhi Trung ương [18]. Lịch sử nghiên cứu Năm 1672, Reinier de Graf là người đầu tiên mô tả lâm sàng của bệnh TSTTBS ở 1 bé sơ sinh có bộ phận sinh dục ngoài bất thường không phân biệt được là nam hay nữ [14].
Năm 1865, De Crecchio mô tả lâm sàng bệnh nhân TSTTBS và nhận thấy có kèm theo hiện tượng tăng sản của tuyến thượng thận. Trong đầu thế kỷ XX nhiều tác giả tiếp tục mô tả bệnh và gọi tên bệnh theo biểu hiện lâm sàng của bệnh là “Hội chứng sinh dục thượng thận” vì bệnh tổn thương ở tuyến thượng thận nhưng biểu hiện bên ngoài là triệu chứng của cơ quan sinh dục [1]. Năm 1963, Bongiovani và Root mô tả các thể lâm sàng của bệnh TSTTBS do nguyên nhân thiếu hụt các enzym chuyển hóa vỏ thượng thận [14]. Năm 1951, quy luật di truyền của bệnh TSTTBS được xác định là do di truyền đơn gen lặn, nằm trên NST thường [1],[19].
Nhưng phải đến ba thập kỷ sau, năm 1984, bệnh TSTTBS đã được xác định bởi gen CYP21A2 và giả gen CYP21A1P có kích thước 3,4kb; nằm trên LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 nhánh ngắn NST số 6 [15], [19]. Năm 1986, Higashi và CS đã phân tích trình tự nucleotid toàn bộ gen CYP21A2 và giả gen CYP21A1P. Các đột biến đặc hiệu của gen CYP21A2 đã được tìm thấy là nguyên nhân chính gây thiếu hụt enzym 21-OH [20], [21]. Năm 1965, Jeffcoate và CS đã chẩn đoán trước sinh thành công đầu tiên bệnh TSTTBS bằng việc đo nồng độ các hormon 17-ketosteroid và pregnanetriol, 17-OHP trong dịch ối [21], [22].
Năm 1970, cùng với sự phát triển của kỹ thuật di truyền phân tử, nguyên nhân gây bệnh TSTTBS do các đột biến trên gen CYP21A2 ngày càng được sáng tỏ. Hiện nay việc chẩn đoán trước sinh bằng đo nồng độ các hormon trong dịch ối đã được thay thế bằng các kỹ thuật di truyền phân tử, phân tích trực tiếp đột biến gen CYP21A2 từ các tế bào gai rau hoặc tế bào ối của thai nhi [11], [23]. Năm 1978, một nghiên cứu được tiến hành từ năm 1978 đến năm 2001 tại một bệnh viện của Trường Đại học Y thuộc Đại học Tổng hợp New York, đã chẩn đoán trước sinh cho 624 thai phụ có nguy cơ cao sinh con bị bệnh TSTTBS. Bắt đầu từ năm 1986, phác đồ điều trị trước sinh cho bệnh TSTTBS mới được áp dụng cho một số thai phụ, trong đó 532 thai phụ được chẩn đoán trước sinh bằng phương pháp chọc ối và sinh thiết gai rau, sau đó DNA của thai nhi được sử dụng bằng phương pháp tìm dấu ấn HLA hoặc giải trình tự gen [22].
Chẩn đoán trước sinh cho bệnh TSTTBS đã được áp dụng ở một số nước như tại Nhật Bản (1988), sau đó đến Pháp (1989) và Đức (1991) [1],[14],[23]. Hiện nay, điều trị và chẩn đoán trước sinh bệnh TSTTBS đã được triển khai ở nhiều quốc gia trên thế giới [7],[11],[14],[24]. Cơ chế bệnh sinh Quá trình tổng hợp hormon của vỏ thượng thận LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Quá trình chuyển hóa từ cholesteron tạo thành aldosteron, cortisol và testosteron, trong đó enzym 21-OH xúc tác cho sự chuyển hóa progesteron thành deoxycorticosteron và 17–hydroxyprogesteron thành 11- desoxycortisol và cuối cùng là tổng hợp cortisol và aldosteron. Khi thiếu hụt enzym 21-OH sẽ dẫn đến giảm nồng độ của hai hormon này trong cơ thể.
Nồng độ cortisol giảm sẽ kích thích tuyến yên tăng sản xuất ACTH (cơ chế điều hoà ngược âm tính) và làm tiền chất steroid tăng cao hàng trăm lần so với bình thường. Một trong số các chất đó là 17- hydroxyprogesteron (17-OHP) và progesteron. Nồng độ 17-OHP tăng sẽ dẫn đến tăng tổng hợp androgen, đầu tiên làm tăng androstenedion, sau đó chất này được chuyển thành testosteron (sản xuất hormon theo con đường không tắc) làm cho nồng độ chất này tăng cao hơn rất nhiều so với trẻ bình thường. Chính sự dư thừa androgen dẫn đến các biểu hiện của dậy thì sớm giả như tăng tốc độ phát triển cơ thể, trưởng thành của xương, lông mu, lông nách, tăng phát triển dương vật.Hơn nữa, androgen tăng cao sẽ ức chế sự phát triển của buồng trứng gây nam hóa như phì âm vật và kém phát triển tuyến vú, rối loạn kinh nguyệt ở trẻ gái.
Ngoài ra cũng có giả thuyết cho rằng dư thừa androgen ức chế trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự rụng trứng và làm giảm khả năng sinh con sau này [25],[26]. Tác dụng sinh học của hormon testosteron của vỏ thượng thận - Làm xuất hiện và bảo tồn đặc tính sinh dục thứ phát kể từ tuổi dậy thì như phát triển dương vật, tuyến tiền liệt, túi tinh, đường dẫn tinh, mọc lông mu, lông nách, râu, trứng cá, giọng trầm do thanh quản mở rộng. - Hệ xương: Tăng tạo khung xương, phát triển và cốt hoá sụn liên hợp ở đầu xương dài, tăng sức mạnh của khung xương, tăng lắng đọng muối canxi photphat trong xương, hẹp đường kính khung chậu. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 - Chuyển hoá protein và cấu tạo cơ: Tăng đồng hoá protein, phát triển mạnh khối cơ [15],[17],[27],[28].
Rối loạn tổng hợp hormon do thiếu enzym 21-OH [13] Vị trí, cấu trúc, chức năng gen CYP21A2 Bệnh TSTTBS thể thiếu enzym 21-OH là do đột biến trên gen CYP21A2. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Vị trí và cấu trúc của gen CYP21A2 trên NST số 6 [16] A) Vị trí của vùng RCCX nhánh ngắn của NST số 6. B) Vị trí của các gen thuộc vùng RCCX.
C) Cấu trúc của gen CYP21A2: Các số ở phía trên mỗi exon hay intron chỉ kích thước của các exon và các intron. Tăng sản thượng thận bẩm sinh là bệnh di truyền đơn gen lặn NST thường. Gen CYP21A2 là gen duy nhất mã hóa để tổng hợp enzym 21-OH của hormon tuyến thượng thận. Các gen của hệ thống HLA nằm trên nhánh ngắn của NST số 6 (6p21.3), bao gồm các gen của lớp I, lớp II và lớp III.
Trong đó, gen CYP21A2 và gen không chức năng CYP21A1 (nonfunctional pseudogene), nằm trong lớp III của hệ thống HLA, trong vùng phức hợp hòa hợp mô chủ yếu (major histocompatibility complex-MHC), xen kẽ với hai gen mã hóa cho bổ thể C4A và C4B. Gen CYP21A2 là thành viên của nhóm P450 mà đặc hiệu bởi C21 trong tiền chất steroid vỏ thượng thận. Mỗi gen CYP21A2 và CYP21A1P bao gồm 10 exon, có kích thước 30kb. Trình tự các nucleotide của hai gen này tương đồng 98% trong các exon và khoảng gần 96% trong các intron do vậy trong quá trình phân bào giảm nhiễm, do sự thay đổi của trình tự nucleotid hoặc do sự đột biến mất đoạn giữa hai alen hoặc nhân đoạn, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 chuyển đoạn một cách hoàn toàn dẫn đến thay đổi cấu trúc của gen CYP21A2 bị thay thế bằng một đoạn của gen CYP21A1P.
Các thay đổi cấu trúc bất thường của gen CYP21A2 gây nên không tổng hợp được enzym 21-OH, hoặc enzym 21-OH được tổng hợp không có hoạt tính dẫn đến bệnh lý trên lâm sàng [4],[24],[29]. Các dạng đột biến của gen CYP21A2 Hầu hết các đột biến gen trên gen CYP21A2 là hậu quả của một trong hai kiểu tái tổ hợp giữa 2 gen CYP21A2 và CYP21A1P. Trên thế giới đã tìm thấy hơn 100 kiểu đột biến khác nhau gây bệnh TSTTBS do thiếu hụt enzym 21- OH. Các dạng đột biến tìm thấy hay gặp là đột biến điểm, mất đoạn, lặp đoạn, chuyển đoạn làm thay đổi cấu trúc của gen.
Đột biến điểm được tìm thấy trên gen CYP21A2 có tỷ lệ từ 80- 90%, trong đó hay gặp nhất là đột biến mất 8bp ở exon 3, c.656A/C>G ở intron 2, đột biến vô nghĩa ở exon 6 [1], [13],[30]. Tỷ lệ đột biến hay gặp trên gen CYP21A2 do thiếu enzym 21-OH Tổng Mất Chuyển Tên nước I2g ∆8nt I172N V281L Q318X R356W số alen đoạn đoạn lớn Hoa Kỳ 394 26 5 31 3 10 9 4 4 Pháp 258 19 4 21 3 9 17 4 Nhật bản 102 18 29 0 13 1 0 13 Trung Quốc 40 20 25 28 8 10 Thụy Điển 102 34 6 12 29 3 2 Mất đoạn và chuyển đoạn gen CYP21A2 Trong quá trình giảm phân, sự trao đổi chéo không tương xứng đã gây nên sự mất đoạn gen có chiều dài khoảng 30kb gồm đầu 3’của gen CYP21A1P, gen C4B và đầu 5' của gen CYP21A2 hoặc gây chuyển đoạn gen khiến các đột biến từ giả gen CYP21A1P chuyển sang CYP21A2 hoặc lặp đoạn một cách LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 không hoàn toàn của gen CYP21A2 gây nên các alen không có chức năng. Sự thay đổi cấu trúc của gen CYP21A2 dẫn đến sự sao mã để tổng hợp mRNA bị sai lệch gây rối loạn quá trình tổng hợp enzym 21-OH, gây nên bệnh lý trên lâm sàng. Những xóa đoạn lớn gồm C4B và các vị trí exon trên gen CYP21A2 chiếm khoảng 20-30% ở bệnh nhân TSTTBS thể mất muối trên lâm sàng.