MUDr. Rastislav Beharka O ddě le n í lé kařs ké ge n e t iky, FN B rn o H ygie n a, pre ve n t ivn í lé kařs t ví a e pide miologie , LF MU - Člověk patří mezi gonochoristy , tedy druhy u kterých je pohlaví odděleno - Muži – samčí pohlavní orgány – produkují spermie - Ženy – samičí pohlavní orgány – produkují vajíčka (oocyty) - V procesu oplození dochází k splynutí pohl. buněk spermie a oocytu a vzniká zygota, ze které se vyvine nový jedinec - Pohlaví jedince je jednoznačně určeno již momentem oplození oocytu spermií. Rozhodující je kombinace pohlavních chromozomů v zygotě. - Žena má karyotyp 46,XX a muž 46,XY. - Očekávaný poměr narozených chlapců ku narozeným dívkám je 1:1, statistický poměr je 1,08:1 ve prospěch chlapců. - Hlavní roli při pohlavní diferenciaci má gen SRY (Sex region of chromosomeY), který zapříčiní rozvoj varlat z nediferencovaných pohlavních žláz embrya - TDF gen - testes determining factor – semenné tubuly a - Leydigovy buňky – stimulace z placenty choriogonadotropním hormonem Úvod Hormony a pohlavní diferenciace Testosteron – je mužský pohlavní hormon (v malé míře produkován u žen), který je produkován v Leidygových buňkách varlete. Reguluje mnoho fyziologických procesů: androgenní efekt - správný vývoj zevních a vnitřních pohl. orgánů muže, tvorbu sekundárních pohlavních znaků (ochlupení, hloubka hlasu), tvorbu spermií, anabolický efekt – na metabolizmus proteinů ve svalech (zvyšuje tvorbu bílkovin ve svalech a snižuje jejich odbourávání ) metabolizmus kostí ( brání rozvoji osteoporózy), ovlivňuje mužskou psychiku (stres, agresivitu). AntiMüllerovský hormon ( AMH, MIH Müller inhibiční hormon) je produkován v Serotoliho buňkách varlete. AMH způsobí zánik paramezonefrických (Müllerových) vývodů, ze kterých se u žen vyvíjí vejcovody, děloha a horní část vaginy. Mezonefrické (Wolfovy) vývody dávají u mužského pohlaví za vznik chámovodům a semenným váčkům, u žen zanikají. Ženské vnitřní pohlavní orgány Organa genitalia feminina interna Vaječníky (ovaria) – párové pohlavní žlázy oploštělého tvaru, velikosti 5x3x1,5cm (největší velikost je mezi 20 – 30 rokem poté se pomalu zmenšuje), v pánevní lokalizaci, zavěšené na dvojitém listu pobřišnice (mesovariu). Na povrchu ovaria se nachází zarodeční epitel (jednovrstvový, kubický; nemá nic společného se zárodečnou funkcí) a pod ním je společná vrstva z tuhého vaziva (tunica albuginea ovarii). Dále nacházíme kůru (cortex ovarii), ve které se nacházení folikuly v různém stupni vývoje. Dřeň (medula ovarii) se nachází v střední části ovaria a je tvořena pletení krevních a mízních cév, nervů a snopců hladké svaloviny. Z původních 2-3 mil. oocytů dochází v pubertě k poklesu na 300000 V čase pohlavní zralosti dozraje cca 400-450 oocytů Hlavní funkce: tvorba gamet, ženských pohlavních hormonů (estrogeny, progesteron). Vejcovody (tubae uterinae) – jsou párové nálevkovité trubice ( dlouhé 10-15cm) z hladké svaloviny jsou fixována pomocí mezosalpinxu = mesovarium Funkce: zajištují transport vajíčka směrem k děloze Vajíčka (oocyty) jsou ženské pohlavní buňky. Jejich vývoj začíná již v prenatálním období. Vlastní produkce zralých vajíček je potom omezena na "plodné období ženy", které trvá od puberty až do přechodu (menopauzy). I zde je zapotřebí příslušná stimulace pohlavními hormony. Prekurzorovou buňkou v prenatálním období je oogonie.Ty se mohou mitoticky dělit a jejich přeměnou také vznikají diploidní primární oocyty. Okolo primárních oocytů se formuje jednovrstevný obal z folikulárních buněk.Tento útvar označujeme jako primordiální folikul. Ještě v prenatálním období vstupují primární oocyty do prvního meiotického dělení.To však nedokončí, neboť je zastaveno již v průběhu profáze.V tomto stádiu (diktyotenní stádium) primární oocyty zůstávají až do puberty, kdy teprve vývoj pokračuje (viz dále). V této souvislosti si je třeba uvědomit, že toto diktyotenní stádium může trvat třeba i přes 40 let, neboť meióza pokračuje až před ovulací příslušného vajíčka. Po celou tuto dobu je v buňce přítomen cytoskeletární mitotický aparát (dělící vřeténko), který je zodpovědný za bezchybný rozestup chromozomů. Jelikož během této dlouhé doby na něj může působit řada nepříznivých vlivů, existuje riziko, že tento aparát nesplní zcela svůj úkol a dojde k chybnému rozestupu chromozomů (nondisjunkci). Čím je ona doba delší, tím je toto riziko vyšší - proto je u matek nad 35 let obecně vyšší riziko vzniku chromozomových aberací. Vznik oocytů Z původních zhruba 2-3 milionů! primárních oocytů jich velká většina zaniká a do puberty jich zbude zhruba 300 tisíc. Z nich pouze okolo 450 vajíček je skutečně uvolněno (při ovulaci) v průběhu plodného období ženy. V pubertě se nejprve zvětšují jak primární oocyty, tak okolní folikulární buňky. Okolo primárního oocytu se taktéž objevuje vrstva glykoproteinové hmoty (zona pellucida). Vzniklý útvar se nazývá primární folikul, folikul s vícevrstevným obalem folikulárních buněk a dutinkou se potom nazývá sekundární folikul. Vrcholem vývoje folikulu je Graafův folikul, který je opět větší, vyplněný velkou dutinou s tekutinou. Vajíčko je na jedné straně spojeno s vrstvou folikulárních buněk (granulózní buňky), které tvoří obal folikulu (jako tzv. membrana granulosa). Nad vrstvou těchto buněk jsou potom buňky thekální. Těsně před ovulací je dokončeno první meiotické dělení. Vzniká sekundární oocyt a první pólové tělísko. Při ovulaci dojde k prasknutí Graafova folikulu a k uvolnění oocytu. Ten je zachycen (či "nasát") vejcovodem, kterým putuje směrem k děloze. Po ovulaci vstupuje sekundární oocyt do profáze druhého meiotického dělení, které ale opět prozatím nedokončí. Teprve při oplození vajíčka spermií je dokončeno druhé meiotické dělení, které dá za vznik druhému pólovému tělísku a zralému oocytu, tedy již vlastně oplozenému oocytu. Primární oocyt je diploidní, sekundární oocyt je haploidní se zdvojenými chromatidami a teprve výsledný oocyt je haploidní s polovinou genetické informace. Pólová tělíska v drtivé většině případů beze zbytku zanikají (slouží pouze pro eliminaci chromozomů během meiózy); první pólové tělísko také může projít druhým meiotickým dělením a dát vzniku dvěma haploidním buňkám, které ale stejně zaniknou. Vznik oocytů Jde o cyklické změny probíhající v ovariu ženy v závislosti na hladině pohlavních hormonů. Je úzce spojen s menstruačním cyklem, kdy hormony produkované cyklicky v ovariu přímo ovlivňují děložní sliznici. Folikulární fáze - trvá prvních 14 dní cyklu. Během ní pod vlivem především FSH dochází k růstu náhodně vybraného folikulu vzniká Graafův folikul a vysoké produkci estrogenů. Ke konci této fáze se k FSH přidává i LH a napomáhá tak dozrání folikulu a především ovulaci. Ovulační fáze - nastává zhruba 14. den ovariálního cyklu. Graafův folikul praská a vajíčko je uvolněno do břišní dutiny, kde je vzápětí zachyceno vejcovodem, kterým dále putuje směrem k děloze. Luteální fáze - nastupuje po ovulaci, kdy dochází k přeměně ovariálních folikulárních buněk (prasklého folikulu) v tzv. žluté tělísko (corpus luteum),To začne produkovat velké množství progesteronu. Pokud však nedojde k oplození vajíčka, potom do 28. dne cyklu žluté tělísko zaniká a vznikne tzv. bílé tělísko (corpus albicans). Produkce progesteronu tak rapidně klesne. Ovariální cyklus Děloha (uterus) – je nepárový dutý orgán hruškovitého tvaru, 8cm dlouhá, 4cm široká a 2,5cm silná ( rozeznáváme na ní tělo – corpus uteri, úžinu děložní – isthmus uteri a hrdlo děložní - cervix uteri ). V průběhu gravidity se zvětšuje až 10x a zvýší hmotnost až 20x. Dutina děložní – cavitas uteri – ústí do ní shora ze dvou rohů děložních vejcovody.Vespod v oblasti děložního hrdla ústí děloha do pochvy a její zaoblený úsek který vyčnívá do pochvy označujeme jako děložní čípek – portio vaginalis cervicis. Na stavbě děložní stěny se podílejí 3 vrstvy: Endometrium – děložní sliznice s jednovrstevným cylindrickým epitelem a četnými žlázkami. Nasedá na podslizniční vazivo. Na sliznici probíhají cyklické změny vzhledem k fázím menstruačního cyklu. Myometrium – je tvořena několika vrstvami různě uspořádané hladké svaloviny. Během těhotenství dokáží svalové buňky svou délku až zdesetinásobit. Svalovina se pod kontrolou hormonů (oxytocin) během porodu kontrahuje a vypuzuje plod. Perimetrium – tenká vrstva vaziva s pobřišnicí pokrývá dělohu Parametria – vazivové provazce, spojující dělohu s dalšími útvary v pánvi. Na fixaci se podílejí i svaly pánevního dna ( zdvihač pánevního dna- m. levator ani a svaly hráze – mm. perinei. Blastocysta – se za fyziologických podmínek uchytí v děložní sliznici a v děloze probíhá prenatální vývoj lidského jedince až do doby porodu. Ženské vnitřní pohlavní orgány Organa genitalia feminina interna Histologická stavba děložní stěny Ženské vnitřní pohlavní orgány Organa genitalia feminina interna Ženské vnitřní a zevní pohlavní orgány Organa genitalia feminina interna et externa Pochva (vagina) – je nepárová trubice, sloužící jako ženský kopulační orgán a porodní cesta. Je dlouhá 8 cm a 3cm široká., vystlána mnohovrstevným dlaždicovým epitelem. Na horním konci se přípíná k děložnímu hrdlu tak, že stěny pak tvoří klenbu poševní (fornix vaginae) , na dolním konci ústí jako šterbina poševní do předsíně poševní na povrch těla. Těsně před vyústěním do předsíně se nachází hymen (slizniční řasa variabilního rozsahu – narušena při prvním pohl. styku a rozrušena při prvním porodu). Předsíň a štěrbina poševní (vestibulum et ostium vaginae) Velké stydké pysky (labia majora pudendi) Malé stydké pysky (labia minora pudendi) Velké a malé vestibulární žlázy (glandulae vestibulares majores et minores) Předsíňová topořivá tělesa (bulbi vestibuli) Poštěváček (clitoris) Jako menstruační cyklus označujme cyklické změny děložní sliznice.Tyto změny jsou přísně závislé na hladině různých pohlavních hormonů (a tedy i na ovariálním cyklu). Délka cyklu je zhruba 21 - 35 dní, hodnoty se mohou individuálně lišit (průměrně jde o 28 dní). Menstruační cyklus začíná v pubertě (průměrný věk menarché 12,5roku ) a končí v období menopauzy ( mezi 45 a 55 rokem). Má následující fáze: Proliferační fáze - trvá přibližně od 5. do 14. dne cyklu a navazuje na předchozí menstruační fázi. Probíhá pod stimulací estrogeny. Dochází k obnově děložní sliznice, růstu slizničního epitelu a k vývoji děložních žlázek. Ovulační fáze - navazuje na proliferační fázi a trvá od 15. do 28. (27.) dne cyklu. Během ní dochází vlivem progesteronu (produkovaného žlutým tělískem) k bohaté sekreci děložních žlázek. Děložní sliznice je nyní bohatě prosycena živinami a připravena přijmout oplozené vajíčko. Ischemická fáze - probíhá 28. den cyklu, kdy vlivem poklesu hladiny progesteronu (žluté tělísko zaniká) dochází ke kontrakci arterií děložní sliznice, která tak přestane být zásobena krví (ischémie). Menstruační fáze - trvá v průměru 5 dní a navazuje na ischemickou fázi. Během ní se odlučují nedostatečně krví zásobené buňky sliznice a spolu s určitým množstvím krve opouští organizmus ženy. Menstruační cyklus Diagnostika: hysteroskopie Hysteroskopie znamená „prohlížení děložní dutiny“ pomocí hysteroskopu (optický nástroj). Během hysteroskopie lékař zhodnotí tvar dutiny děložní, ústí vejcovodů, děložní sliznici a zároveň lze odebrat vzorek sliznice pro histologické vyšetření. Laparoskopie je velmi šetrná operační technika sloužící k diagnostice a léčbě onemocnění břišních nebo pánevních orgánů. Operatér provede jen několik drobných řezů jimiž je do břišní dutiny zavedena kamera a jednotlivé operační nástroje. Operační pole sleduje lékař a ostatní personál na monitoru. Předností této metody je šetrný přístup a zkrácení doby rekonvalescence. Diagnostika - laparoskopie Patologie uterus, ovaria Laparoskopie dg.: srůsty, endometriosa Varle (testis) je mužská párová pohlavní žláza 4x3x2,5cm. Má lehce větší velikost a hmotnost než vaječník. Jeho funkcí je tvorba spermií a syntéza mužských pohlavních hormonů (testosteron). Na povrchu varlete je vrstva z tuhého vaziva (tunica albuginea testis), uvnitř je prostor vazivem rozdělen na malé lalůčky, kterými prochází řada stočených kanálků, kde probíhá vlastní tvorba spermií. Kanálky se spojují do větších kanálů, které vyúsťují do nadvarlete . Varlata se zakládají během vývoje jedince v dutině břišní, odkud teprve potom sestupují do šourku, kde jsou definitivně uložena. Stav, kdy jsou varlata nesestouplá, označujeme jako kryptorchismus. Nadvarle (epididymis) je protáhlý párový orgán umístěný "nad varletem". Po jeho délce můžeme rozlišit 3 části, označované jako hlava, tělo a ocas nadvarlete (caput, corpus et cauda epididymidis). Do nadvarlete přicházejí spermie z varlete, aby zde dozrály a získaly schopnost pohybu. Pokud nejsou nahromaděné spermie odvedeny do chámovodu při ejakulaci, po určité době se rozpadnou a resorbují. Mužské vnitřní pohlavní orgány Organa genitalia masculina interna Chámovody (ductus deferentes) Chámovod je párová svalová trubice navazující na koncovou část (ohon) nadvarlete. Je dlouhá 40cm a 3mm široká. Odvádí spermie z šourku skrze tříselný kanál (canalis inguinalis) do dutiny břišní, kde ústí do močové trubice (viz níže). Až do průchodu tříselným kanálem běží spolu s chámovodem nervy, cévy (krevní i mízní) a svalová tkáň (musculus cremaster) v útvaru zvaném provazec semenný (funiculus spermaticus). Měchýřkové žlázy (glandulae vesiculosae) Měchýřkové žlázy jsou párové žlázy umístěné za prostatou na zadní straně močového měchýře (ústí do chámovodů, těsně před jejich vyústěním do močové trubice). Jsou dlouhé asi 5 cm. Tvoří alkalický sekret bohatý na bílkoviny a fruktosu (objemově se podílí zhruba na 1/2 až 3/4 celkového objemu ejakulátu!), který se mísí se sekretem nadvarlete se spermiemi.Tímto smísením vzniklou substanci již označujeme jako ejakulát. Předstojná žláza (prostata) Nepárová předstojná žláza je uložena těsně pod močovým měchýřem. Předstojnou žlázou prochází močová trubice (urethra), do které ještě v těle žlázy vyúsťují oba chámovody.Vlastní žlázky jsou umístěny v robustním svalově-vazivovém těle orgánu. Prostata obohacuje ejakulát o několik dalších látek (sekret předstojné žlázy tvoří asi 1/4 objemu ejakulátu). Močová trubice (urethra masculina) Na rozdíl od ženy, slouží močová trubice (respektive její část od vyústění chámovodů) u muže jako pohlavní cesta. Močová trubice začíná na spodku močového měchýře, prochází prostatou, skrze svalovinu dna pánevního a zanořuje se do nepárového topořivého tělesa penisu, na jehož konci ústí (viz níže). Mužské vnitřní pohlavní orgány Organa genitalia masculina interna Mužské vnitřní pohlavní orgány Organa genitalia masculina interna Pyj (penis) je mužský kopulační orgán. Prochází jím močová trubice, která je vývodnou trubicí pohlavních i močových cest. Rozměry penisu mají velkou individuální variabilitu. Na stavbě penisu se podílejí 3 topořivá tělesa, cévy, nervy a močová trubice; celý orgán je krytý tenkou kůží na řídkém a pohyblivém podkožním vazivu. Topořivá tělesa - horní je párové, dolní je nepárové (v něm probíhá močová trubice) jsou tvořena houbovitou erektilní tkání. Při sexuálních podnětech dojde vlivem parasympatiku k zaplnění této tkáně krví dochází k erekci - penis se vzpřimuje a prodlužuje. Na konci je penis cylindrovitě rozšířený v útvar zvaný žalud (glans penis), který kryje volná kožní řasa předkožka (preputium). Šourek (scrotum) Šourek je nepárový kožní vak, zavěšený v oblasti pod sponou stydkou. Funkcí šourku je dosáhnout optimální teploty pro tvorbu spermií (pod 35 °C). Kůže je silně pigmentována a vybavena tuhými chlupy. Pod kůží je vrstvička hladké svaloviny, která se může kontrahovat a přitáhnout tak šourek směrem k tělu (zvýšení teploty při zajišťování termoregulace). Uvnitř je prostor šourku rozdělen vazivovou přepážkou na dvě části - v každé části se nachází jedno varle. Mužské zevní pohlavní orgány Organa genitalia masculina externa Patologie mužského pohlavního systému Varikokéla, CBAVD, Hypospádie, Kryptorchismus Vznik spermií Spermie jsou mužské pohlavní buňky.Vznikají ve varlatech a to od puberty po celý zbytek života. Pro správný vývoj spermií je zapotřebí jak dostatečná stimulace pohlavními hormony (testosteronem), tak nižší teplota (která je docílena umístěním varlat v šourku). Důležitá je taky funkce Sertoliho buněk, které zajišťují správné prostředí pro vývoj spermií (zajišťují ochranu prekurzorových buněk či jejich výživu). Na začátku vývojové řady spermie stojí spermatogonie.Ty fungují jako kmenové buňky, neboť se mitoticky dělí jednak aby doplnily své stavy (zachování spermatogonií pro neustálou spermatogenezi) a jednak jejich přeměnou vznikají primární spermatocyty. Primární spermatocyty jsou stále diploidní. Vstupují však již do prvního meiotického dělení, na jehož konci vzniknou 2 sekundární spermatocyty. Ty jsou již haploidní, ovšem stále mají zdvojené chromatidy. Záhy však navazuje druhé meiotické dělení, při kterém z každého sekundárního spermatocytu vznikají 2 spermatidy. Z každého primárního spermatocytu tedy vznikají celkem 4 spermatidy. Spermatidy jsou již plně haploidní a dále se nedělí. Spermatidy potom prochází procesem zvaným spermiogeneze, kdy dochází ke kondenzaci jádra, vytvoření bičíku a ztrátě většiny cytoplazmy a některých organel. Vytváří se také akrosomový váček, obsahující několik hydrolytických enzymů, které usnadňují průnik spermie k vajíčku. Nezralé spermie jsou uvolněny do semenotvorných kanálků, odkud putují do nadvarlete, kde definitivně dozrávají. Zralé spermie jsou díky svému bičíku plně pohyblivé. Do klenby poševní je při ejakulaci dopraveno průměrně 2-6ml ejakulátu, který obsahuje i přes 600 miliónů spermií. K oplození vajíčka je nutná pouze jedna spermie; přesto musí ejakulát obsahovat alespoň nad 15 miliónů spermií na 1 ml ejakulátu, jinak je pravděpodobnost oplození vajíčka velmi malá. Ejakulát reaguje zásaditě, což alespoň částečně kompenzuje kyselé prostředí, které je normálně ve vagině (a které spermie negativně ovlivňuje). Spermie jsou pohyblivé buňky s bičíkem a svého cíle - vajíčka - musí dosáhnout samy. Nejčastějším místem oplození vajíčka je ampulární část vejcovodu. Ovšem je nutné si uvědomit, že vajíčko lze oplodnit pouze do 12 hodin po ovulaci. Spermie naopak jsou schopné v těle ženy přežít a vajíčko oplodnit zhruba po dva dny. Během cesty k vajíčku prochází spermie tzv. kapacitací, při které se "odjišťují" proteolytické enzymatické prostředky spermie, které jsou nutné v tzv. akrosomální reakci, kdy se spermie pomocí těchto proteolytických enzymů "provrtává" skrze buňky obklopující vajíčko. Jakmile první spermie pronikne do vajíčka, dojde k tzv. zonální reakci, kdy se změní vlastnosti obalu vajíčka a další spermie tak již dovnitř nemohou proniknout. Oplození vajíčka Vajíčko, do kterého pronikla spermie dokončí druhé meiotické dělení a posléze duplikuje svůj genetický materiál.Tento genetický materiál ženské gamety tvoří ženské prvojádro. Spermie ztrácí veškerou cytoplazmu a organely (mitochondrie spermie se nestanou součástí vajíčka, proto veškeré mitochondrie a tím pádem i mitochondriální DNA dostává potomek pouze po matce) mimo svého jádra. DNA spermie se rovněž zdvojí a vytvoří mužské prvojádro. Pokud si to zrekapitulujeme - tak každá gameta (spermie i vajíčko) je haploidní, tj. má přesně polovinu genetického materiálu. Po oplození vajíčka spermií je dosaženo standardního množství genetického materiálu (dvě sady - diploidní buňka). Pokud ovšem spermie i vajíčko při vzniku prvojader svou DNA zdvojí, potom je v oplozeném vajíčku dvojnásobné množství genetické informace, stejně jako v každé buňce před mitózou. A to je právě to, na co se oplozené vajíčko, tedy zygota chystá. Dojde ke vzniku dělícího vřeténka a zdvojené chromozomy mužského i ženského prvojádra jsou rozděleny a zygota se tak poprvé dělí na dvě dceřiné buňky, které již mají standardní - diploidní množství genetické informace; polovinu ze spermie (od otce) a polovinu z vajíčka (od matky). Oplození oocytu Infertilita – je stav, kdy se páru nedaří více než rok počít dítě přirozenou cestou Přibližně 15% párů je nechtěně bezdětných. Příčiny neplodnosti jsou nejčastěji gynekologické nebo andrologické, dále se vyskytují příčiny hormonální, imunologické, hematologické (především u žen s opakovanými potraty) a genetické. Genetická abnormalita se vyskytuje u cca 15% infertiliních mužů a cca u 7% infertiliních žen. Neplodnost – infertilita Reprodukční medicína je jedním z podoborů gynekologie-porodnictví.Využívá nejen znalostí svého základního oboru, ale i klinické embryologie, andrologie, urologie, mikrobiologie, imunologie, sexuologie, psychologie, ale hlavně lékařské genetiky. Odvětvím lékařské genetiky, které je integrováno s reprodukční medicínou, je reprodukční genetika. Úkolem reprodukční genetiky je přispět k objasnění etiologie reprodukčních poruch, genetická prevence a cílem je snaha umožnit rodinám mít nepostižené dítě. Reprodukční medicína - definice • Vrozená vada nebo choroba s možnou dědičnou složkou v rodině. • Narození dítěte s vrozenou vadou. • Neplodnost, opakované spontánní potraty, porod mrtvého dítěte • Plánování těhotenství po onkologické léčbě • Opakovaný nebo časný výskyt onkologických chorob určitého ty rodině • Příbuzenský sňatek • V těhotenství : o matek ve věku nad 35 let, otců nad 45 let o s pozitivním výsledkem ultrazvukového nebo biochemického vyšetření (screeningu) o s rizikem opakování dědičné vady, která se již v rodině vyskytla o vystavená vnějším vlivům: lékům, ionizačnímu záření (Rentgen) a infekčním onemocněním Důvody ke genetickému vyšetření jsou nejčastěji - Interdisciplinární spolupráce - Preventivní medicína - Nedirektivní přístup - Maximální množství informací o rodině/pacientovi - Informovaný souhlas rodiny-pacienta - Vyšetřovací postup volí rodina/pacient - Reprodukční genetiky se týkají : - infertilita - opakované samovolné potraty - mrtvě narozené děti Genetické poradenství v reprodukční genetice Nevysvětlitelná porucha infertility, opakované spontánní potraty, předčasné porody, mrtvorozenost Porucha menstruačního cyklu – amenorea, oligomenorea Porucha spermiogeneze – azoospermie, oligospermie, CBAVD Dárci gamet Chromosomální aberace v rodině Postižení genetickou chorobou, vrozenou vadou nebo mentální retardací v osobní nebo rodinné anamnéze Profesionální nebo léčebná (radioterapie, chemoterapie) mutagenní zátěž Indikace ke genetickému vyšetření Základním vyšetřením je genetická konzultace, spočívající v podrobném genealogickém rozboru, obvykle do třetí generace. Při ní se zjišťují příčiny poruch reprodukce, genetická rizika pro potomky, indikují se další vyšetření, např. vyšetření karyotypu partnerů (vyšetření cytogenetické či molekulárně cytogenetické), v indikovaných případech molekulárně genetické vyšetření apod. Tato vyšetření přispívají ke strategii použití metod asistované reprodukce a případně k typu cílené prenatální diagnostiky. Poruchy reprodukce mohou být součástí chorob či syndromů děděných monogenně. Dědičnost může být autosomálně dominantní (AD), autosomálně recesivní (AR), gonosomálně recesivní (GR), mitochondriální nebo multifaktoriální. Genetická konzultace - Genetické poradenství (retrospektivní či prospektivní) – specializovaná konzultace a genealogická studie partnerů, případně zařazení specializovaných laboratorních vyšetření, která mohou potvrdit či vyloučit některá podezření na genetickou zátěž v rodině - Prevence spontánních a indukovaných mutací prostřednicvím zdravého životního stylu a plánovaného rodičovství v optimálním reprodukčním věku - Očkování proti rubeole - Prekoncepční a perikoncepční péče - Prevece rozštěpových vad doporučením podávání kyseliny listové v dávce 0,8 mg/d, - 3 měsíce před koncepcí a do konce 12 týdne gravidity - Konzultace ošetřujícího lékaře o aktuálním zdravotním stavu partnerů vzhledem k plánovanému rodičovství, především tam, kde je, nebo byla v minulosti dlouhodobá farmakoterapie pro chronická onemocnění (diabetes, epilepsie, psychosa, hypertenze, Crohnova choroba, asthma bronchiale…) - Vyšetření získaných chromosomových aberací u osob, který jsou v kontaktu se škodlivinami pracovního prostředí, nebo v souvislosti s terapií ( cehmikálie, záření, chemoterapie, radioterapie, imunosuprese) - Dotazy na kontracepci, sterilizaci, adopci, dárcovství gamet Postupy primární genetické prevence - Prospektivní genetické poradenství, genetická konzultace - Preimplantační genetická diagnostika - Prenatální screening vrozených vývojových vad a chromosomálních aberací (soubor pravidelných ultarazvukových vyšetření a biochemický screening) - Cílená invazivní a neinvazivní prenatální genetická diagnostika k včasné detekci postižení plodu - Prenatální terapie - Předčasné ukončení těhotenství dle přání rodiny a dle platných zákonných možností - Postnatální screening - Zábrana klinické manifestace onemocnění - Presymptomatický screening - Postnatální péče a terapie - Retrospektivní genetické poradenství Postupy sekundární genetické prevence Genetická konzultace je indikovaná u všech infertilních párů před započetím programu asistované reprodukce. Postup konzultace: - osobní anamnézy vč. gynekologické a andrologické, kontakt s toxiny - rodinná anamnéza – sestavení rodokmenu = genealogie (příbuzenské sňatky, zaměření na nemoci s možnou genetickou souvislostí,VVV, PMR, infertilitu, potraty…) U všech skupin je indikováno cytogenetické vyšetření, a to vždy u obou partnerů (i když příčina se jeví pouze u jednoho z partnerů). U opakovaných spontánních potratů, předčasných porodů, u opakovaného selhání implantace při IVF (in vitro fertilizace) je indikováno vyšetření Leidenské mutace a mutace genu pro protrombin. U poruch spermiogeneze (azoospermie, těžká oligospermie, obvykle pod 5mil. spermií v 1 ml), kromě karyotypu, je indikováno vyšetření mutace v genu pro cystickou fibrózu (CFTR gen) a mikrodeleceY chromosomu v oblasti AZF. U dárců gamet vyšetřujeme kromě karyotypu i mutace v CFTR genu. Součástí reprodukční genetiky je i preimplantační genetická diagnostika a prenatální diagnostika v I. a II. trimestru. Genetická konzultace a vyšetření dědičnost AD, výskyt 1 : 8000. Je podmíněná expanzí DNA trinukleotidových opakování (zmnožení CTG tripletů) na dlouhém raménku chromosomu 19. Nejnápadnější jsou neuromuskulární příznaky. Poruchy spermiogeneze jsou různého stupně. Progrese onemocnění nastává obvykle ve 3. a 4. decenniu, ale může se projevit i u novorozenců. Myotonická dystrofie Youngův syndrom (anglickyYoung´s syndrome, azoospermia sinopulmonary infections, sinusitis-infertility syndrome, Barry-Perkins-Young syndrome) je onemocnění, které je obecně charakterizováno zahuštěním epididymálního sekretu (sekretu z nadvarlete) při normálních vývodných cestách s následnou obstrukční azoospermií.Tato choroba je typická svojí koincidencí s obtížemi dýchacího ústrojí.Youngův syndrom je tedy tvořen klasickou triádou chronické sinusitídy, bronchiektáziemi a obstrukční azoospermií.Vlastní příčinou je zde abnormální aktivita buněčných cilií se zahuštěním mukózní sekrece. Léčba: léčba infekcí dýchacích cest (antibiotika resp. virostatika, mukolytika, antipyretika, expektorancia, inhalační terpie, bronchodilatancia), dechová fyzikální léčba, polohové drenáže, ev. chirurgické řešení obstrukční sterility. Youngův syndrom syndrom poruchy motility cilií – dědičnost AR, výskyt 1 : 10 000–16 000, typicky bronchiektázie, chronická sinusitida, často situs inversus viscerum, nepohyblivost spermií. Jediná řasinka – bičík – se také nachází na každé mužské pohlavní buňce – spermii. Díky ní se spermie pohybuje a může se tak dostat k ženské pohlavní buňce – vajíčku, což je samotná podstata oplodnění. Pokud je funkce bičíku nedostatečná, není spermie schopna normálního pohybu.To je podstatou neplodnosti u mužů s Kartagenerovým syndromem. U žen se buňky pokryté řasinkami v pohlavních cestách také nacházejí, a to ve vejcovodech (tudy putuje vajíčko po uvolnění z vaječníku směrem k děloze), nicméně plodnost u žen je tímto narušena mnohem méně než u mužů, což dokazuje, že pro posun vajíčka nejsou řasinky ve vejcovodech až tak důležité. Léčba mužské neplodnosti spočívá ve využití metod asistované reprodukce, a to konkrétně metody intracytoplasmatické injekce spermie do vajíčka (ICSI). Kartagenerův syndrom – dědičnost AR, výskyt 1 : 160 000. Hlavními projevy jsou mentální retardace, obezita, polydaktylie, retinopatie, hypogenitalismus – malý genitál, nesestouplá testes, hypospadie, u ženského pohlaví amenorea. Pro mentální retardaci se v centrech asistované reprodukce s jedinci s tímto syndromem nesetkáme. Bardetův-Biedlův syndrom – dědičnost XR. Muskulární atrofie spojená se sexuální dysfunkcí a v 50 % s gynekomastií. Postihuje pouze muže. Bulbospinální svalová atrofie (Kennedyho nemoc) je vzácné degenerativní pomalu progredující onemocnění postihující převážně spinální a bulbární periferní motoneuron. Genetickým podkladem je expanze CAG tripletů na prvním exonu androgenového receptorového genu X chromozomu. Obvyklá velikost repeatů CAG je 11–15, u BSMA je to 40–62.Gen je umístěn na X chromozomu v lokusu Xp12-21. Protein adrogenoveho receptoru je liganddependentni jaderny transkripčni faktor a ma vyznam pro růst dendritů a přežití buněk, jeho ligandem je testosteron. Degenerace proteinu adrogenoveho receptoru se zřejmě podili na neurodegeneraci. Jde o onemocnění s gonozomálně recesivní dědičností, projevuje se u mužů. V rozvinutém stadiu onemocnění je charakteristický klinický obraz – svalové atrofie, slabost a fascikulace, zvláště v bulbární oblasti (jazyk, mimické svaly), na končetinách svalů proximálních. Dalšími příznaky jsou gynekomastie a tremor rukou a svalové bolesti. Onemocnění bývá diagnostikováno v 4.–5. dekádě, kdy je klinický obraz plně rozvinut, první známky onemocnění (gynekomastie, únavnost) se objevují již o 1–2 dekády dříve. Elektrofyziologické vyšetření nachází obraz chronické neurogenní léze s obrovskými potenciály v jehlové EMG, dále pak četné fascikulace. Spinální a bulbární muskulární atrofie – Kennedyho syndrom XR, výskyt 1 : 10 000 (celkem) – 60 000 (kompletní testikulární feminizace). Syndromy rezistence na androgeny jsou poruchou lokalizovanou na některém místě genu pro androgenní receptor, jež se projevuje u osob s karyotypem 46,XY, které mají varlata založená oboustranně, mají regresi Müllerova vývodu a normální nebo zvýšenou sekreci testosteronu.V různém stupni je u nich porušen sexuální vývoj a objevují se známky hypogonadismu, nedostatečné virilizace a zpravidla neplodnost. Klinický obraz je velmi pestrý, genotypičtí muži mohou mít klinický obraz v širokém rozmezí od fenotypických žen až k téměř normálním mužům, kteří jsou jen nedostatečně virilizováni nebo jsou infertilní. Rozmanitému klinickému obrazu odpovídá i velký počet dosud rozpoznaných genových mutací, kterých je dosud popsáno asi 600. Syndrom rezistence k androgenům – zahrnuje nejméně 5enzymových defektů, dědičnost AR, výskyt 1 : 5000–20 000. V 95% deficit 21-hydroxylázy (adrenogenitální syndrom -vrozená porucha tvorby enzymu 21-hydroxylázy, důsledkem je porucha biosyntézy kortisolu - adrenálního steroidního hormonu v nadledvinách hyperplasie kůry nadledvinek; v důsledku poruchy syntézy hladiny adrenokortikotropního hormonu – ACTH ). U žen je maskulinizace genitálu (již prenatálně), u mužského pohlaví pseudopubertas praecox, ale malá varlata, – silné ochlupení brady a hrudi, nádory varlat. Dobře léčení muži nemají obvykle fertilizační problémy. Kongenitální adrenální hyperplazie (CAH) PCOS by měl být diagnostikován tehdy, jsou-li splněna dvě z následujících tří kriterií: 1) oligomenorhea a/nebo anovulace 2) klinické nebo biochemické známky hyperandrogenismu 3) sonografický nález polycystických ovarií. 4) Převládá názor, že se jedná o polygenní přenos, řízeným alelami na autosomálním lokusu, vyloučen není ani přenos pomocí genů na chromsomu X Syndrom polycystických ovarií (PCOS) heterogenní skupina – dědičnost obvykle XR, ale i AD, výskyt 1 : 10 000 u mužů, 1 : 50 000 u žen – • eunuchoidní habitus • typicky anosmie - porucha funkce čichového smyslu, anosmie nebo hyposmie • hypogonadismus - nedostatečný vývoj a porucha funkce pohlavních žláz • deficit gonadotropinů • u postiženého jedince tedy nenastupuje typická puberta • retence varlat - porucha sestupu varlat u chlapců • mikropenis • abnormality pubického ochlupení (řídké či zcela chybí) • u dívek není menstruace • nevyvíjí se prsní tkáň • často také hluchota, rozštěpové vady (např. obličeje), barvoslepost • porucha vývoje ledvin • u některých pacientů mentální retardace • osteoporóza (pro nedostatek pohlavních hormonů) Kallmannův syndrom Zodpovědný lokus byl nejprve lokalizován do oblasti krátkého raménka chromozomu X přesněji: Xp22.3, gen: ADMLX, který se označuje jako KAL1 (OMIM: 308700). Z rodokmenových studií jasné, že Kallmannův syndrom je geneticky heterogenní chorobou, neboť řada případů vykazovala i jiný, než X-vázaný typ dědičnosti. Jedním z alternativních genů, je například gen FGFR1 (nazývaný též KAL2) lokalizovaný na úseku 8p11.2-p11.1 (OMIM: 147950). Jelikož jde o gen z nepohlavního chromozomu (chromozomu 8), postihuje tato forma nejen chlapce, ale i dívky. Klinický obraz jedinců s mutací v KAL2 genu je obdobný jako v případě mutace KAL1 genu, nicméně závažnost klinických příznaků je u osob s mutací v KAL1 genu větší. Pro doplnění je třeba uvést, že genů, které způsobují klinický obraz Kallmannova syndromu, již bylo lokalizováno mnohem více - například KAL3, KAL4, KAL5 a KAL6 (OMIM: 147950). U jednoho pacienta s Kallmannovým syndromem byla nalezena chromozomální přestavba mezi chromozomy 10 a 12.Translokace mezi určitými chromozomy bývají často balancované (bez ztráty genetické informace) a nemají pro své nositele žádné negativní následky. Ovšem v tomto případě byla nalezena v oblasti přestavby narušení genu WDR11. Produkt genu WDR11 interaguje s transkripčním faktorem EMX1, který je důležitou součástí vývojových procesů, které dávají za vznik jak neuronům čichové dráhy, tak i neuronům hypotalamo-hypofyzárního komplexu (hypotalamo hypofyzární komplex pomocí speciálních hormonů reguluje funkci pohlavních žláz).V konečném důsledku tedy narušení funkce genu WDR11 vede k příznakům Kallmannova syndromu - tedy k hypogonadizmu a anosmii.V tomto případě to byla chromozomální přestavba, která přivedla vědce na stopu dalšího genu. Kallmannův syndrom – v 70 % mikrodelece chromosomu 15 paternálního původu či mikroduplikace, unipaternální maternální disomie chromosomu 15, výskyt 1 : 10 000–20 000. Je malý vzrůst, obezita, psychomotorická retardace, hypogonadismus, u mužského pohlaví mikropenis, často kryptorchismus, u ženského pohlaví chybění malých a nedostatečný vývin velkých stydkých pysků. Pro mentální retardaci se s ním v centru asistované reprodukce nesetkáme. Praderův-Williho syndrom K neplodnosti nebo snížené plodnosti vedou často chromosomální aberace autosomů nebo gonosomů (heterochromosomů). Mohou být numerické nebo strukturální. Numerické aberace autosomů jsou například Downův syndrom, Patauův syndrom, Edwardsův syndrom.V centrech asistované reprodukce se s nimi nesetkáme. Balancované reciproké translokace a Robertsonské translokace mohou být spojeny s poruchami fertility. K Robertsonským translokacím dochází mezi akrocentrickými chromosomy 13, 14, 15, 21 a 22. Nejčastěji jde o centrickou translokaci 13. a 14. chromosomu nebo 14. a 21. chromosomu. Nositelé Robertsonských nebo reciprokých translokací mají riziko, že jejich gamety ponesou nebalancovanou chromosomální translokaci, která může způsobovat spontánní aborty či plody s mnohočetnými vývojovými vadami a mentální retardací. Nositelé vzácné translokace der(21;21) – nemohou mít zdravého potomka – doporučuje se dárcovství gamet. Další vrozené chromosomální aberace mohou být tzv. marker chromosomy, ring chromosomy a další aberace. Chromosomální aberace a neplodnost – výskyt asi 1 : 2500. Nejčastěji jde o klasický karyotyp 45, X. Může jít i o jiné chromosomální abnormity, např. inverzi X chromosomu, deleci raménka X chromosomu.Tyto ženy jsou malého vzrůstu, mají primární amenoreu a další známky typické pro tento syndrom (pterygium colli, ve 40 % vrozené vady ledvin, v 15 % vrozené srdeční vady). Mozaika 45, X/46, XY - způsobuje smíšenou gonadální dysgenezi. Genotyp může být jak mužský, tak ženský. Většinou se u těchto jedinců vyskytuje sterilita - Cave: gonadoblastom Syndrom 47, XXX - výskyt asi 1 : 1000–1500 žen. Ženy jsou obvykle vyššího vzrůstu. Menarche může nastupovat později, často je oligomenorea. Může být i sterilita, ale některé ženy s tímto syndromem mají normální plodnost. Turnerův syndrom Klinefelterův syndrom XXY aneuploidie je nejčastější poruchou pohlavních chromozómů s prevalencí 1:500 mužů obecné populace. V literatuře je uváděn rozptyl incidence KS 1 – 2 % narozených chlapců. V kojeneckém věku lze aneuploidií gonozomů odhalit cytogenetickým vyšetřením chlapců s hypospadií, mikropenisem nebo kryptorchismem. V batolecím období, je někdy u chlapců pozorováno vývojové zpoždění, a to zejména v expresi jazykových dovedností. U dětí mladšího školního věku lze na KS myslet při řečových, behaviorálních a sociálních problémech dítěte. U starších dětí a adolescentů vedou k diagnostice této gonozomální aneuploidie různé endokrinní poruchy, opožděný pubertální vývoj, eunuchoidní habitus, gynekomastie, nebo malá varlata. U dospělých se diagnóza stanovuje nejčastěji v rámci vyšetřování neplodnosti nebo nálezu maligního nádoru prsu. Důležitou roli v mužské infertilitě hrajeY chromosom.Y chromosom obsahuje geny, které zodpovídají za vývoj jedince mužským směrem, za vývoj mužských gonád a za spermiogenezi. Na krátkém raménkuY chromosomu (Yp11.3) se nachází testis determinující faktor – SRY, který zodpovídá za diferenciaci gonád. Na dlouhém raménkuY chromosomu je mnoho genů a genových rodin, které zodpovídají za spermatogenezi (Yq11.23), tzv. azoospermia faktor – AZF. Na chromozomuY mohou být velké delece, které obsahují oblast AZF region, vedoucí k azoospermii. Důležité jsou mikrodeleceYq (oblast AZF) chromosomu, detekovatelné pouze na molekulárně genetické úrovni. Oblast AZF se dělí na úseky AZFa, AZFb, AZFc. Delece oblasti AZFa a kompletní delece oblasti AZFb způsobují azoospermii a mají špatnou prognózu, pokud jde o nalezení spermií, a to i operačními metodami. Parciální delece AZFc mají variabilní fenotyp, obvykle těžkou oligozoospermii. Mikrodelece AZF oblasti vznikají obvykle de novo. Prostřednictvím metod asistované reprodukce se tyto mikrodelece mohou přenášet na potomky mužského pohlaví a způsobovat i jim poruchy spermatogeneze. AZF – azoospermia faktor Od roku 2014 EAA a EMQN doporučují rozšířenou analýzu poskytující charakterizaci a dimenzování zjištěných mikrodelecí AZF regionu pomocí samostatného definovaného souboru markerů. Další charakterizace / dimenzování mikrodelecí regionu AZF je užitečná pro zjištění pravděpodobnosti získání funkčních spermií u pacientů s parciálními mikrodelecemi v porovnání s pacienty vykazující kompletní deleci jednoho nebo více z AZF oblastí. Například, gr / gr mikrodelece, což je AZFc subdelece, je obvykle spojena s mírnějším fenotypem než u jedinců s klasickou plnou AZFc (b2/b4) mikrodelecí. AZF – azoospermia faktor AZF – azoospermia faktor Cystická fibróza CFTR gen, 7 chromosom (250kb), 2017 mutací Muži: CBAVD-Congenital bilateral absence of the vas deferens Porucha vývoje chámovodů, nadvarlete a semenných váčků 95% mužů s CBAVD jsou neplodní. Zvýšená viskozita v pohlavních cestách muže zapříčiňuje obstrukční azoospermii. Obstrukční azoospermie může být zcela izolovaným příznakem Nejčastější mutace asociované s CBVAD: 5T varianta v intronu 8, R117H Ženy: snížení plodnosti pro větší viskozitu cervikálního hlenu, častá primární, nebo sekundární amenorhea v důsledku poruch výživy a plicních změn. Metody asistované reprodukce znamená zavedení spermií tenkým plastovým katétrem přes hrdlo děložní do dutiny děložní. Provádí se v případě, že spermiogram vykazuje patologické hodnoty (v ejakulátu je malé množství spermií, spermie mají sníženou pohyblivost), nebo v případě negativního poskoitálního testu (vyšší neprostupnosti hlenu děložního hrdla). Podmínkou je alespoň jeden prostupný vejcovod. Pokud dochází u ženy k ovulaci, lze inseminaci provést v naturálním cyklu, to je bez hormonální stimulace, při poruchách ovulace užíváte před IUI stimulační léky, nejčastěji klomifencitrát (Clostilbegyt, Clomhexal, Serophene,...) IUI – intrauterinní inseminace - hormonální stimulace vyvolá ve vaječnících tvorbu a zrání vajíček (v tzv. folikulech) - V příslušnou dobu, která se stanoví pomoci jednoho či více hormonálních a ultrazvukových vyšetření, se z vaječníků odsaje obsah folikulů, v němž se pak v laboratoři vyhledávají oocyty. - Odběr folikulární tekutiny probíhá v krátkodobé narkóze pomocí ultrazvukové sondy transvaginálně. Odběr vajíček (oocytů) Odběr spermií PESA - Percutaneous Epididymal Sperm Aspiration Odběr spermií MESA – microsurgical epididymal sperm aspiration Odběr spermií TFNA -Testicular Fine NeedleAspiration Odběr spermií PercBiopsy - Percutaneous biopsy of the testis Odběr spermií TESE - Testicular sperm extraction Odběr spermií Microsurgical testis biopsy Postup: Hormonální léčba stimulující dozrání několika vajíček - – podání antagonisty gonadotropiny uvolňujícího hormonu (GnRH) potlačí aktivitu všech ostatních hormonů - – poté jsou podány gonadotropiny, které stimulují růst folikulů a vyvolají ovulaci Sledování průběhu léčby: - měření růstu folikulů (transvaginálním UZ) - Individuální dávkování léků (prevence nežádoucích účinků- hyperstimulační syndrom) IVF – in vitro fertilizace Odběr oocytů a spermií prováděný tentýž den – odběr oocytů obvykle v krátkodobé narkóze, trvá asi 10 až 20 minut, pod kontrolou transvaginálního UZ (32 – 36 hodin po poslední hormon. injekci) Oplození (fertilizace) – příprava vajíček, spermií a společná kultivace do druhého dne - prohlédnutí oplozených vajíček pod mikroskopem Embryotransfer (ET) – obvykle 2-3 dny po oplození (v případě PGD transfer 5-6den) - transvaginální transfer 1- 2 embryí - umístnění embryí do dělohy - zbylá embrya jsou zamražena - kryokozervace Těhotenský test, sledování průběhu těhotenství, možnost AMC IVF Mikromanipulace – intracytoplazmatická injekce spermií (ICSI) Technika, při které je pomocí speciálního přístroje (mikromanipulátoru) vpravena jediná spermie přímo do cytoplazmy vajíčka. Užívá se v případě nedostatečných parametrů spermiogramu partnera (nízká koncentrace a pohyblivost spermií), při získání spermií chirurgickým odběrem z varlete, při opakovaném selhání oplození v předchozích cyklech, u imunologického faktoru a v některých dalších indikovaných případech. Prodloužená kultivace embrya Ve speciálním médiu je možné kultivovat některá embrya do nejvyššího stádia vývoje, kterého lze v laboratoři dosáhnout (do tzv. blastocysty). Kultivace do tohoto stádia trvá přibližně 5 – 6 dní. Prodloužená kultivace umožňuje delší sledování vývoje embryí a vybrat nejkvalitnější embrya pro transfer. Sníží se tak pravděpodobnost zavedení embryí s omezenou schopností buněčného dělení. Embrya jsou transferována do lépe připravené děložní sliznice a mají vyšší šanci na uchycení. Asistovaný hatching (AH) Princip metody spočívá v šetrném otevření obalu embrya (zona pellucida) laserem. Cílem je zvýšit úspěšnost uchycení (implantaci) embryí v děloze. Indikací k AH je věk pacientky nad 35 let, opakované nedosažení těhotenství po transferu kvalitních embryí nebo také zvýšená hladina FSH u pacientky. AH může pacientce doporučit embryolog v případě zjištění opticky silnějšího obalu embrya. Další metody asistované reprodukce rbeharka@fnbrno.cz Děkuji za pozornost