Noninvasive screening of pregnant women

Bakharev V.A., Karetnikova N.A., Stygar A.M., Ivanets T.Yu.

Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health and Social Development of Russia, Moscow
Objective: to define the diagnostic value of a prenatal diagnosis program, by using noninvasive and invasive studies of the most common chromosomal abnormalities (such as Down syndrome and Edwards syndrome) and some multifactorial embryonic/fetal malformations (neural tube defects) in different periods of normal or threatened miscarriage-complicated singleton and multiple pregnancies.
Subjects and methods. A total of 2022 women were examined during their first or second trimesters of normal or threatened miscarriage-complicated singleton and multiple pregnancies, who received hormonal therapy. The authors used noninvasive (ultrasonography, biochemical screening, software support to assess risks for fetal pathology (computer-assisted analysis) and invasive (transabdominal choriocentesis or transcervical chorion biopsy in the first trimester of pregnancy, placentocentesis, amniocentesis, cordocentesis in the second trimester to determine embryonic/fetal karyotypes) studies. The data obtained were statistically processed applying the Excel computer program.
Results. According to the results of noninvasive prenatal diagnosis, all the women were allocated to 2 groups: those at low and high risk of a baby to be born with chromosomal abnormality. The high risk of the latter (1:130 – 1:5) was due to the enlarged embryonic collar of area. Multiple pregnancy showed no correlation between the values of serum markers, the high risk of chromosomal disorders in accordance with the computer program, and karyotypic abnormalities.
Conclusion. Based on the findings, the authors have stated some propositions that pregnant women should be examined using screening programs. The main propositions are that ultrasound markers have a dominant role in the formation of a group at risk for a baby to be born with a chromosomal abnormality and neural tube defects; invasive diagnosis plays a crucial role in the detection of an embryonic/fetal chromosomal abnormality.

Keywords

first and second trimesters of pregnancy
noninvasive screening
invasive prenatal diagnosis
chromosomal abnormality

В настоящее время для профилактики хромосомной патологии наряду с инвазивными методами исследования используют неинвазивный скрининг беременных женщин. Он включает ультразвуковые, биохимические, компьютерные исследования, которые являются безопасными как для матери, так и для плода [2–4, 7, 9, 11, 12].

Вместе с тем эти методы имеют ряд негативных сторон: применение в позднем сроке беременности, возможность получения ложноотрицательных и ложноположительных результатов, затруднения в выявлении некоторых наследственно обусловленных заболеваний, а также в интерпретации полученных данных при многоплодии, угрозе прерывания в сочетании с лекарственной терапией в силу неспецифичности анализируемых сывороточных маркеров крови женщины [1, 6, 8, 10].

В связи в вышеизложенным возникает необходимость изучения роли используемых технологий
в оценке риска аномального потомства.

Целью работы явилось определение диагностической значимости программы пренатальной диагностики с использованием неинвазивных и инвазивных исследований наиболее распространенной хромосомной патологии (синдромов Дауна и Эдвардса) и некоторых мультифакториальных пороков развития эмбриона/плода (дефектов развития невральной трубки) в различные сроки при одноплодной и многоплодной беременностях с нормальным течением и осложненным угрозой прерывания.

Материал и методы исследования

Проведено проспективное обследование 2022 беременных женщин: с одноплодной беременностью в I триместре – 483, во II триместре – 594, в I и II триместрах (в динамике) – 309, в I триместре при угрозе прерывания беременности и применении гормональной терапии – 505 (основная группа) и с нормальным течением беременности в качестве контрольной группы – 78; с многоплодной беременностью в I триместре – 22 и 22 в качестве группы сравнения с одноплодной беременностью и во II триместре – 9 беременных.

Схема обследования была единой и включала в качестве неинвазивных методов ультразвуковое исследование (УЗИ), биохимический скрининг с определением уровней свободной β-субъединицы человеческого хорионического гонадотропина (HCGβ), ассоциированного с беременностью плазменного протеина А (РАРР-А – pregnancy associated plasma protein A) в I триместре; HCG, альфа-фетопротеина, эстриола – во II триместре; компьютерные программы «LIFE CYCLE» в I триместре и «PRISCA» – во II триместре беременности. В качестве инвазивных методов использовали хориоцентез, плацентоцентез, амниоцентез, кордоцентез [2, 5].

Оценку результатов осуществляли с помощью компьютерной программы Excell; чувствительность, специфичность и ложноположительные результаты рассчитывали по формулам.

Результаты исследования и обсуждение

При обследовании 483 женщин в I триместре беременности были выделены 2 группы: с низким (323) и высоким (160) риском рождения ребенка с хромосомной патологией. В группе низкого риска при УЗИ особенностей фенотипа эмбриона не выявлено. Изменения уровней сывороточных маркеров были у 130 женщин. Пренатальная диагностика кариотипа эмбриона была проведена по желанию у 77 женщин. Ни у одной из них, так же как и у остальных из этой группы по исходам беременности, не выявлена трисомия 21-й или 18-й хромосомы (табл. 1).

Таблица 1. Число обследований в I и/или II триместрах беременности с помощью неинвазивных и
инвазивных методов пренатальной диагностики.

В группе из 160 женщин высокого риска у 81 были изменения сывороточных маркеров и у 88, по результатам УЗИ, отмечены особенности фенотипа эмбриона. При пренатальной диагностике кариотипа в 92 наблюдениях и изучении исхода у остальных женщин этой группы у 4 установлен синдром Дауна. Обращало внимание, что все эти эмбрионы имели увеличенные размеры воротниковой области от 3 до 4 мм при нормальных уровнях сывороточных маркеров в крови женщин. Высокий риск хромосомной патологии 1:130 – 1:5 был обусловлен увеличением размеров воротниковой области эмбриона (табл. 2).

Таблица 2. Результаты обследования женщин группы высокого риска при наличии хромосомной
патологии эмбриона/новорожденного.

Так же как в I триместре 594 женщины, обследованные во II триместре беременности, были разделены на 2 группы: 259 составили группу низкого риска и 335 – высокого. Ни у одной из женщин группы низкого риска не было изменений сывороточных маркеров. Фенотип и кариотип плода были нормальными (табл. 1).

В группе высокого риска особенности фенотипа плода, по данным УЗИ, были выявлены у 71 женщины (атрезия 12-перстной кишки, порок развития центральной нервной системы, порок сердца, омфалоцеле, гигрома шеи, диафрагмальная грыжа, гидронефроз), отклонения от нормативных показателей сывороточных маркеров обнаружены в 293 наблюдениях (табл. 1). Хромосомная патология плода, по результатам цитогенетического анализа соответствующая синдрому Дауна и синдрому Эдвардса, была выявлена в 17 наблюдениях – 12 и 5 соответственно, причем у 7 женщин молодого возраста – до 35 лет (табл. 1). Аномалии фенотипа были отмечены у 12 из 17 плодов с хромосомной патологией. Отклонения от нормативных уровней сывороточных маркеров в периферической крови выявлены у 16 женщин.

Результаты, полученные при обследовании женщин в разные сроки беременности с учетом рассчитанных чувствительности, специфичности и частоты ложноположительных значений, были
неоднозначны и не позволили сделать заключение о диагностической значимости неинвазивного
скрининга в зависимости от триместра (табл. 1). В связи с этим было решено провести обследование в I и II триместрах беременности, т.е. в динамике.

Схема расределения женщин по триместрам беременности в зависимости от степени риска рождения ребенка с хромосомной патологией

В I и II триместрах беременности, т.е. в динамике, обследованы 309 женщин. На основании результатов неинвазивной пренатальной диагностики все женщины были разделены на две группы: с низким и высоким риском рождения ребенка с хромосомной патологией (рис. 1).

В I триместре беременности, по данным компьютерной программы, группу низкого риска составили
262 женщины, высокого риска – 47. Во II триместре беременности низкий риск установлен у 236 женщин, в том числе у 14, имевших высокий риск в I триместре (рис. 1).

Патология кариотипа плода в I триместре беременности в группе женщин высокого риска выявлена в 9 наблюдениях. Подробные сведения о них представлены в табл. 3.

Таблица 3. Патология кариотипа эмбриона в I триместре беременности.

Из табл. 3 видно, что практически у всех женщин при УЗИ было отмечено увеличение размеров воротниковой области эмбриона, что и обусловило высокий риск хромосомной патологии. Только одна женщина 42 лет имела нормальные показатели ультразвукового и биохимического скринингов. Высокий риск у нее был обусловлен возрастным фактором.

Во II триместре беременности, особенностей фенотипа плода при эхографии, которые могли бы служить маркерами возможной хромосомной патологии, не отмечено. Патологии кариотипа плода ни в одном наблюдении не выявлено.

В результате проведенного комплексного обследования 31 женщины с многоплодной беременностью было установлено следующее. В I триместре беременности у 10 из 22 женщин один из эмбрионов имел особенности фенотипа: 9 – увеличение размеров воротниковой области от 3 до 5 мм и один – порок развития невральной трубки (отсутствие эхографических признаков костей свода черепа) (табл. 4).

Таблица 4. Результаты обследования беременных с многоплодием в I триместре (n=22).

Изменения уровней сывороточных маркеров, обусловленные в основном повышением уровня РАРР-А,
выявлены у 16 женщин (табл. 4). По результатам биохимического скрининга, показатели МоМ при многоплодной беременности находились в пределах 0,6–5,1 для HCGβ (среднее значение 1,5) и 0,7–6.1 для PAPP-A (среднее значение 2,6). При одноплодной беременности в группе сравнения эти показатели соответствовали для HCGβ 0,2–5,3, среднее – 1,2 и для PAPP-A 0,2–2,4, среднее – 1,09 соответственно.

На рис. 2 представлено распределение показателей сывороточных маркеров I триместра в зависимости от срока при многоплодной и одноплодной беременностях. Как следует из представленных на рис. 2 данных, на уровень HCGβ плодность не оказывает влияния, тогда как показатели PAPP-A при многоплодии возрастают. При статистической обработке данных различия показателей сывороточных маркеров в крови женщин при одноплодной и многоплодной беременностях были недостоверны для HCGβ (при одноплодной беременности M±m=1,25±0,126,
при многоплодной – M±m=1,54±0,666, p<0,132) и достоверны для PAPP-A (при одноплодной беременности – M±m=1,098±0,128, при многоплодной – M±m=2,62 ±0,225, p<0,0001).

Распределение опказателей сывороточных маркеров I триместра в зависимости от срока при одноплодной и многоплодной беременностях

При определении степени риска рождения больного ребенка, по данным компьютерного анализа, на его повышение оказывали влияние или возраст женщины, или увеличение размеров воротниковой области эмбриона: высокий риск хромосомных нарушений установлен у всех женщин старше 35 лет и во всех наблюдениях при увеличении воротниковой области эмбриона, независимо от возраста женщины или показателей сывороточных маркеров.

Корреляция между показателями сывороточных маркеров, высоким риском хромосомных нарушений
по компьютерной программе и патологией кариотипа не обнаружена. Цитогенетическое обследование 44 эмбрионов (основная группа) и 22 (группа сравнения) позволило выявить у 2 из них (в основной группе) патологию кариотипа – трисомию 21 и трисомию 18 (табл. 4). Обе женщины были в возрасте до 35 лет. В обоих наблюдениях, по данным компьютерного анализа, был высокий риск хромосомной патологии (1:5), обусловленный увеличением размеров воротниковой области эмбрионов до 3 и 5 мм. На основании полученных результатов была проведена селективная редукция аномальных эмбрионов.

Во II триместре беременности были обследованы 9 женщин с многоплодием (в том числе 2 тройни). По данным УЗИ, особенностей фенотипа плодов не выявлено. Показатели сывороточных маркеров были в пределах референсных значений, разработанных для одноплодной беременности. По результатам компьютерной диагностики, все женщины имели высокий возрастной риск рождения ребенка с трисомией 21-й хромосомы. В связи с высоким риском была проведена инвазивная цитогенетическая диагностика. Кариотипы всех плодов были нормальными.

Обследованы 505 женщин с течением беременности, осложненным угрозой прерывания (кровянистыми выделениями из половых путей и наличиегематом, по данным УЗИ), которые с целью терапии получали гестагенные и/или глюкокортикоидные препараты, и 78 женщин с нормально протекающей беременностью в качестве группы сравнения.

В контрольной группе отклонения концентраций сывороточных маркеров от нормативного диапазона выявлены у 36 женщин. Однако риск рождения ребенка с хромосомной патологией, рассчитанный с
помощью компьютерной программы, был установлен только у 3 (3,8%) женщин. У всех этих женщин при УЗИ было отмечено увеличение размеров воротниковой области эмбриона свыше 2 мм. При исследовании кариотипа эмбрионов патологии не выявлено.

Из 505 обследованных женщин у 171 (33,8%) были отклонения анализируемых показателей: увеличение размеров воротниковой области эмбриона (свыше 2 мм) – у 33, изменения показателей сывороточных маркеров – у 125, сочетанные нарушения – у 13. Согласно данным компьютерного анализа, 37 (7,3%) пациенток, имеющих риск наличия у эмбриона синдрома Дауна, были выделены в группу риска. Из 37 женщин у 32 (86,0%) размеры воротниковой области эмбриона превышали 2 мм и у 5 были изменения в показателях биохимического скрининга. Частота отклонения концентраций сывороточных маркеров от нормативного диапазона у женщин основной и контрольной групп была достаточно высокой. Достоверных различий, согласно результатам статистической обработки, между группами не выявлено. Установлено статистически значимое увеличение частоты высокого риска хромосомной патологии в основной группе по сравнению с контрольной за счет увеличения размеров воротниковой области эмбриона.

При цитогенетическом исследовании у одного эмбриона с величиной воротниковой области 4,5 мм
была диагностирована хромосомная патология, соответствующая синдрому Дауна. Риск оценивался как
1:5. Беременность протекала без угрозы прерывания на фоне приема утрожестана и дексаметазона. В связи с наличием у эмбриона синдрома Дауна беременность была прервана. Остальные 504 женщины родили детей без хромосомных аномалий.

Помимо изучения основной группы в целом, проанализированы показатели с учетом приема гестагенов или глюкокортикоидов. На рис. 3 в графическом изображении представлены полученные результаты.

Результаты обследования женщин с учетом получаемого лекарственного препарата

Частота отклонения концентраций сывороточных маркеров от нормативного диапазона у женщин основной группы, принимавших метипред, составила 41,4%, принимавших дюфастон – 51,8%. В контрольной группе этот показатель составил 46,1%. По результатам статистической обработки,
достоверных различий не выявлено. Значимость различий категориальных данных оценивали с
помощью χ²-теста с принятием уровня достоверности р<0,05 (статистическая программа Epi Info v. 6). В то же время выявлено статистически значимое отличие частоты высокого риска хромосомной патологии в основной группе: от 5,9% (прием дюфастона) до 10,1% (прием дексаметазона) по сравнению с контрольной – 3,8%. Обращает на себя внимание тот факт, что частота высокого
риска практически полностью совпадает с частотой увеличения воротниковой области эмбриона.
Поскольку число наблюдений с этим эхографческим признаком в контрольной группе было минимальным, то и частота высокого риска в этой группе была низкой.

Заключение

На основании полученных результатов были сформулированы некоторые положения обследования
беременных женщин с использованием скринирующих программ.

С помощью неинвазивных методов среди беременных можно выделить группу риска по рождению
аномального ребенка и, таким образом, расширить показания к пренатальной диагностике.

Основное значение в формировании группы высокого риска по рождению ребенка с хромосомной
патологией и пороками развития невральной трубки имеют ультразвуковые маркеры.

При обнаружении особенностей фенотипа эмбриона/плода необходима инвазивная пренатальная
диагностика.

При выявлении высокого риска рождения ребенка с хромосомной патологией в I триместре беременности необходимо определить кариотип эмбриона, не дожидаясь результатов II триместра; обследование во II триместре беременности следует выполнять только при отсутствии его в ранние сроки.

При многоплодной беременности проведение биохимического скрининга нецелесообразно, так как
трактовка полученных результатов затруднительна, следует ориентироваться только на возраст женщины и наличие УЗ-маркеров патологии эмбриона/плода.

Применение гормональной терапии при осложненном течении беременности не влияет на показания к
проведению инвазивной пренатальной диагностики.

Ни один из использованных неинвазивных подходов к диагностике хромосомной патологии эмбриона/плода не обладает абсолютной специфичностью, решающее значение имеют только инвазивные методы.

References

1. Ekimova E.V., Goncharova E.A., Alekseeva M.L. i dr. Horionicheskij gonadotropin i ih svobodnaja β-sub#edinica // Probl. reprod. – 2007. – № 1. – S. 96–98.
2. Prenatal'naja diagnostika nasledstvennyh i vrozhdennyh boleznej / Pod red. Je.K. Ajlamazjana, V.S. Baranova – M.: MEDpress-inform, 2006. – S. 116–124.
3. Been P.A., Donnenfeld A.F. Sequential down syndrome screening: The impotance of first and second trimester test correlations when calculating risk // Cenet. Counseling. – 2005. – Vol. 10. – P. 6390–6397.
4. Cicero S., Bindra R., Rembouskos G. et al. Integrated ultrasound and biochemical screening for trisomy 21 using fetal nuchal translucency, absent fetal nasal bone, free beta-hCG and PAPP-A at 11 to 14 weeks // Prenat. Diagn. – 2003. – Vol. 23, № 4. – P. 306–310.
5. Genetic in obstetrics and gynaecology / Eds J.L. Simpson, S. Elias. – 3 rd ed. – Philadelphia: Saunders, 2003. – P. 345–455.
6. Liao A.W., Heath N., Kamelas K. et al. First-trimester screening for trisomy 21in singleton pregnancies achieved by assisted reproduction // Hum. Reprod. – 2001. – Vol. 16, № 7. – P. 1501–1504.
7. Malone F.D., Canick J.A., Ball R.H. et al. First-trimester screening or second - trimester screening, or both, for Down`s syndrome // N. Engl. J. Med. – 2005. – Vol. 353. – P. 2001–2011.
8. Muller F., Dreux S., Lemeur A. et al. Medically assisted reproduction and second trimester maternal serum marker screening for Down syndrome // Prenat. Diagn. – 2003. – Vol. 23, № 13. – P. 1073–1076.
9. Nicolaides K.H. Screening for chromosomal defects // Ultrasound Obstet. Gynecol. – 2003. – Vol. 21, № 4. – P. 313–321.
10. Orlandi F., Rossi D., Allegra A. et al. First trimester screening with free β – hCG, PAPP-A and nuchal translucency in pregnancies, conceived with assisted reproduction // Prenat. Diagn. – 2002. – Vol. 22, № 8. – P. 718–721.
11. Spencer K., Spencer C.E., Power M. et al. Screening for chromosomal abnormalities in the first trimester using and maternal serum biochemistry in a one-stop clinic: a review of three years prospective experience // Br. J. Obstet. Gynaecol. – 2003. – Vol. 110, № 3. – P. 147–152.
12. Wald N.J., Rodeck C., Hackshaw A.K. First and second trimester antenatal screening for Down`s syndrome: the results of the Serum, Urine and Ultrasound Screening Study (SURUSS)] // J. Med. Screen. – 2003. – Vol. 10. – P. 56–104.

About the Authors

Professor BAKHAREV Vladimir Anatolyevich, MD, Chief Researcher, Laboratory of Reproductive Genetics, Academician V.I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health and Social Development of Russia
Address: 4, Academician Oparin St., Moscow 117997
Telephone: 8 (495) 438-24-11
E-mail: info @ncagip.ru

KARETNIKOVA Natalia Aleksandrovna, MD, Leading Researcher, Laboratory of Reproductive Genetics, Academician V.I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health and Social Development of Russia
Address: 4, Acad. Oparin St., Moscow 117997
Telephone: 8 (495) 438-24-10

STYGAR Arkady Mikhailovich, MD, Leading Researcher, Laboratory of Functional Diagnosis, Academician V.I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health and Social Development of Russia
Address: 4, Acad. Oparin St., Moscow 117997
Telephone: 8 (495) 438-25-29

IVANETS Tatiana Yuryevna, Cand. Med. Sci., Head, Research and Diagnostic Laboratory, Academician V.I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health and Social Development of Russia
Address: 4, Acad. Oparin St., Moscow 117997
Telephone: 8 (495) 438-25-66

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.