Endokrynologia Pediatryczna Pediatric Endocrinology

Transkrypt

1 Vol. 5/2006 Nr 1(14) Endokrynologia Pediatryczna Pediatric Endocrinology Współczesne poglądy na temat uwarunkowań gonadogenezy i prezentacja przypadków z rodzinnym występowaniem dysgenezji jąder Current view on the determinants of gonadogenesis and presentation of cases with familial occurrence of testicular dysgenesis 1 Maria Szarras-Czapnik, 2 Jolanta Słowikowska-Hilczer, 2 Krzysztof Kula 1 Klinika Pediatrii, Oddział Endokrynologii, Instytut Pomnik-Centrum Zdrowia Dziecka, Warszawa 2 Katedra Andrologii i Endokrynologii Płodności, Uniwersytet Medyczny w Łodzi Adres do korespondencji: Dr n. med. Maria Szarras-Czapnik, Klinika Pediatrii, Oddział Endokrynologii, Instytut Pomnik-Centrum Zdrowia Dziecka, Warszawa, Al. Dzieci Polskich 20, m.szarras@pharmanet.com.pl Słowa kluczowe: różnicowanie płciowe, gonadogeneza, jądro, jajnik, dysgenezja gonad, hipogonadyzm Key words: sex differentiation, gonadogenesis, testis, ovary, gonadal dysgenesis, hypogonadism STRESZCZENIE/ABSTRACT Pierwotne gonady płodowe są początkowo bipotencjalne i różnicują się w kierunku jąder lub jajników. Kaskadowa transkrypcja genów znajdujących się na chromosomach płciowych i autosomalnych, niezbędnych dla organogenezy gonad, nie jest jeszcze w pełni poznana. Ekspresja genu SRY na chromosomie Y w gonadzie prowadzi do różnicowania komórek Sertoliego, które z kolei organizują rozwój jądra. Aktywność genów DHH, PDGFR-α oraz ARX jest odpowiedzialna za rozwój płodowych komórek Leydiga, które wytwarzają testosteron, hormon wywołujący maskulinizację płodu. Nieprawidłową gonadogenezę klasyfikuje się tradycyjnie jako czystą, mieszaną lub częściową dysgenesję gonad bez definiowania rodzaju gonady, na bazie której powstała. Tymczasem zarówno stopień zaburzeń, jak i rodzaj gonady oraz kariotyp mają znaczenie w ocenie ryzyka wystąpienia nowotworów z komórek płciowych. Dysgenezja gonad stanowi bowiem najwyższy stopień ryzyka rozwoju tych nowotworów. W części kazuistycznej pracy przedstawiamy cztery przypadki rodzinnie występującej dysgenezji gonad przy kariotypie 46,XY. Wystąpiła duża rozpiętość nieprawidłowości w zakresie zarówno stopnia zaburzeń organogenezy gonad (czysta, mieszana i częściowa dysgenezja), jak i budowy zewnętrznych narządów płciowych (żeńskie lub obojnacze) w obrębie tej samej rodziny. Analiza tych przypadków wykazała, że wszystkie typy dysgenezji rozwinęły się na bazie zaburzeń organogenezy jąder. Żeńska identyfikacja płciowa obecna była zarówno u dwu fenotypowych kobiet, jak i w przypadku dysgenezji z obojnaczymi narządami płciowymi. Męska identyfikacja płciowa obecna była w jednym przypadku z narządami obojnaczymi. W trzech przypadkach rozwinął się hipogonadyzm pierwotny (hipergonadotropowy), u dwu diagnozowany dopiero w okresie spodziewanego dojrzewania płciowego, ale w jednym przypadku udało się go wykazać już w wieku 8 miesięcy. W wyniku leczenia substytucyjnego u trzech osób z żeńskim fenotypem i żeńską identyfikacją płciową wystąpiły krwawienia miesięczne i rozwój żeńskich cech płciowych. Oprócz badań Vol. 5/2006, Nr 1(14) 23

2 Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 5/2006;1(14):23-32 genetycznych badanie histopatologiczne gonad i diagnostyka hormonalna mają znaczenie dla wczesnego rozpoznania dysgenezji gonad i właściwego postępowania terapeutycznego. Dalszych badań wymaga sposób przewidywania i wczesnego rozpoznania identyfikacji płciowej dziecka. Endokrynol. Ped., 5/2006;1(14):23-32 Primordial gonads are initially bipotential and can further differentiate into a testis or an ovary. Transcription cascade of sex and autosomal chromosome related genes that are necessary for the normal organogenesis of gonads, hat not been completely explained. Expression of the Y-linked SRY gene in the bipotential gonad leads to the differentiation of Sertoli cells, which organize testis development. Fetal Leydig-cell development in the testis requires the DHH, PDGFR-α and ARX genes. Leydig cells produce testosterone that masculinizes the male embryo. Disturbed gonadogenesis is classified traditionally as pure, mixed or partial gonadal dysgenesis without the definition of the type of gonad from which it originates. However, the degree of the disorder, as well as gonadal type and karyotype, have significant impact on the estimation of the risk of germ cell tumors development. Patients with gonadal dysgenesis are at the highest risk of this neoplasia. In the casuistic part of this article we present 4 cases of the familial occurrence of gonadal dysgenesis with 46,XY karyotype. A wide spectrum of both gonadal organogenesis disorders (pure, mixed and partial dysgenesis) as well as anatomy of external genitalia (female and ambiguous) was found in the same family. Analysis of the cases revealed that all types of dysgenesis developed on the basis of impaired testicular organogenesis. Female gender identification was present in 2 phenotypic women as well as in one case with ambiguous genitalia. Male gender identification was present in another case with ambiguous genitalia. In 3 cases hypergonadotropic hypogonadism appeared. In 2 others it was diagnosed at the age of expected pubescence but in 1 patient it was possible to find it as early as of 8 months of age. In 3 persons with female phenotype and female gender identity menses and female sex characteristics appeared as a result of hormonal substitution. Early histopathologic evaluation of gonads and hormonal determinations, beside genetic studies, are of importance for the diagnosis of gonadal dysgenesis and proper therapeutic practice. Special attention has to be paid to the development of the procedures devoted to the prediction and early diagnosis of gender identity. Pediatr. Endocrinol., 5/2006;1(14):23-32 Gonadogeneza Bipotencjalna gonada Pierwotne komórki płciowe (ang. primordial germ cells) u człowieka są rozpoznawane w sąsiedztwie endodermy pęcherzyka żółtkowego już w 3 tygodniu rozwoju ludzkiego zarodka. W 4 tygodniu komórki te dzięki zdolności do ruchów ameboidalnych migrują pod nabłonek przyśrodkowej części śródnercza (zawiązek układu moczowego), gdzie intensywnie namnażają się. Na brzuszno-przyśrodkowej powierzchni śródnercza powstaje zgrubienie nabłonka otrzewnej i znajdującej się pod nią mezenchymy, które zwane jest listwą płciową. Grupy komórek nabłonka otrzewnej, określane mianem nabłonka płciowego, zaczynają wnikać ok. 6 tygodnia do mezenchymy jako tzw. sznury płciowe. Do tego czasu rozwój gonady jest jednakowy u obu płci, a następnie ta bipotencjalna gonada różnicuje się w jądro lub w jajnik w zależności od aktywacji odpowiednich genów [1]. Gonada męska Około szóstego tygodnia rozwoju zarodka rozpoczyna się różnicowanie części rdzeniowej bipotencjalnej gonady w kierunku jądra. Obwodowe części sznurów płciowych rozdzielają się na sznury potomne, tworząc pierwotne kanaliki jądra, do których wnikają pierwotne komórki płciowe, odtąd nazywane gonocytami. W gonadzie męskiej istnieje możliwość rozwoju struktury jądra bez obecności komórek płciowych. Przyśrodkowe części sznurów łączą się i tworzą sieć jądra, która z kolei łączy się z kanalikami śródnercza. Powstają z nich przewody odprowadzające jądra i najądrze. Część korowa pierwotnej gonady przekształca się w osłonki jądra [1]. Gonada żeńska Nieco później, około ósmego tygodnia rozwoju zarodka, część korowa płodowej gonady różnicuje się w kierunku jajnika. Sznury płciowe rozdzielają się na wysepki komórkowe, które pozostają w części korowej, a zanikają w części rdzeniowej gonady. Z mezenchymy wywodzą się komórki otoczki i komórki ziarniste pęcherzyków jajnikowych. Do wysepek komórkowych wnikają pierwotne komórki płciowe, odtąd nazywane oocytami. Stwierdzono, że do rozwoju struktury jajników nieodzowna jest obecność komórek płciowych. Ich brak powoduje degenerację pęcherzyków jajnikowych, w wyniku czego pozostaje tylko podścielisko jajnika. Istnieje przypuszczenie, że komórki płciowe w pierwotnych pęcherzykach jajnikowych wchodząc w mejozę hamują ekspresję genów indukujących organogenezę jądra [2]. 24

3 Szarras-Czapnik M. i inni Współczesne poglądy na temat uwarunkowań gonadogenezy i prezentacja przypadków... Zaburzenia gonadogenezy Zaburzenia organogenezy gonad to ich agenezja, dysgenezja lub występowanie gonad obupłciowych. Gonady obupłciowe to współobecność jądra i jajnika. Po jednej stronie znajduje się jądro, a po drugiej jajnik lub jedna gonada zawiera elementy struktury gonady męskiej i żeńskiej (gonada obojnacza, łac. ovotestis). Wewnętrzne i zewnętrzne narządy płciowe są zwykle obojnacze. Przyjęto, że gonady obupłciowe są w niskim stopniu obarczone ryzykiem rozwoju nowotworów z komórek płciowych, podczas gdy pozostałe zaburzenia gonadogenezy są obarczone tym ryzykiem w najwyższym stopniu. Wyróżnia się czystą, mieszaną oraz częściową dysgenezję jąder. W czystej dysgenezji zamiast gonad obecne są obustronnie pasma łącznotkankowe przypominające zrąb jajnika, ale bez pęcherzyków jajnikowych. Do mieszanej dysgenezji zalicza się przypadki, w których po jednej stronie znajduje się pasmo łącznotkankowe, a po drugiej jądro. Częściową dysgenezję rozpoznaje się przy obustronnej obecności struktur histologicznych jądra [3]. W czystej dysgenezji gonad (zespół Swyera) narządy płciowe wewnętrzne i zewnętrzne, a także identyfikacja płciowa są zwykle żeńskie. Jeżeli obecne są komórki Leydiga, to wydzielane przez nie androgeny spowodują częściową maskulinizację narządów płciowych i zwykle rozwój męskiej płci psychicznej [4]. W mieszanej i częściowej dysgenezji narządy płciowe wewnętrzne i zewnętrzne mogą być różnie ukształtowane w zależności od stopnia aktywności hormonalnej jądra. Dzieci z zaburzeniami różnicowania płciowego, zwłaszcza z chromosomem Y w kariotypie, stanowią grupę najwyższego ryzyka rozwoju raka gonady. Stwierdzono, że w % przypadków u osób tych powstaną raki wywodzące się z płodowych komórek płciowych, tzw. gonocytów, które uległy transformacji nowotworowej i przetrwały do okresu dojrzałości płciowej [5, 6]. Wysokie ryzyko rozwoju choroby nowotworowej jest wskazaniem do wczesnego usuwania gonad dysgenetycznych. Przy tradycyjnej klasyfikacji dysgenezji gonad nie podawany jest rodzaj gonady, na bazie której rozwinęło się zaburzenie. Badania wykazały jednak, że najwyższe ryzyko rozwoju raków wywodzących się z płodowych komórek płciowych (ang. germ cell tumors) występuje wtedy, kiedy zaburzona jest organogeneza jądra i to w niewielkim stopniu [7]. Dysgenezja gonad łączy się z brakiem lub zaburzeniami ich czynności hormonalnej w okresie płodowym i dojrzewania płciowego. Substytucyjne podawanie hormonów płciowych po kastracji rozpoczyna się dopiero w czasie odpowiadającym prawidłowemu rozpoczęciu dojrzewania płciowego, tj. około roku życia. Leczenie substytucyjne powinno uwzględniać identyfikację płciową dziecka, ponieważ rodzaj podawanych hormonów jej nie zmienia. Wrodzone zaburzenia rozwoju gonad w większości przypadków mają bezpośrednie lub pośrednie uwarunkowania genetyczne. Molekularne mechanizmy różnicowania gonad Wczesna determinacja gonadogenezy: powstanie gonad bipotencjalnych Jednym z dobrze poznanych genów biorących udział w determinacji powstania bipotencjalnej gonady jest WT1, znajdujący się na chromosomie 11. Stwierdzono, że mutacje w tym genie doprowadzają do zaburzeń rozwoju narządów płciowych u chłopców w zespołach: WAGR (ang. Wilms tumor, aniridia, genitourinary abnormality, mental retardation) [8], Denys-Drash (ang. Wilms tumor and mesangial sclerosis, 46,XY gonadal dysgenesis) i Frasier (ang. glomerular sclerosis without Wilms tumor, 46,XY gonadal dysgenesis with gonadoblastoma) [9]. WT1 współdziała z genami kodującymi receptor jądrowy, takimi jak SF1 na chromosomie 9 i DAX1 na chromosomie X, które regulują ekspresję następnych genów [8]. Gen SF1 reguluje ekspresję genów zaangażowanych w męskie różnicowanie płciowe oraz steroidogenezę w gonadach i nadnerczach. Zastosowanie techniki knockout wykazało, że brak genu Sf1 u myszy prowadzi do agenezji gonad i nadnerczy. Natomiast mutacja genu SF1 u człowieka może prowadzić do dysgenezji gonad i nie zawsze do niewydolności nadnerczy [10]. DAX1 stymuluje rozwój pierwotnej gonady w kierunku jajnika, ale jego ekspresja jest hamowana u zarodków z chromosomem Y w kariotypie przez gen SRY. U myszy różnicowanie bipotencjalnej gonady wymaga ekspresji dodatkowych genów: M33 (polycomb homolog), który aranżuje przemieszczenie chromatyny, oraz Lim1 zawierającego czynniki transkrypcyjne Lhx9 (lim homeobox), Emx2, Pod1 (podocyte) i Dmrt1 (doublesex- and mab-related transcription factor) [2]. Ekspresja Dmrt1 u myszy jest obecna w sznurach płciowych, po czym utrzymuje się wyłącznie w gonadzie męskiej. U człowieka gen DMRT1 zlokalizowano na ramieniu krótkim 25

4 Praca oryginalna chromosomu 9. Mutacje tego genu wiążą się z opóźnieniem rozwoju umysłowego, nieprawidłowościami w budowie twarzoczaszki oraz z dysgenezją gonad u osobników z kariotypem 46,XY [11]. Determinacja różnicowania jądra W roku 1959 wykryto chromosom Y i od początku sugerowano, że jest on odpowiedzialny za rozwój gonad w kierunku męskim. W roku 1990 zidentyfikowano na ramieniu krótkim chromosomu Y gen SRY (Sex-determining Region of the Y chromosome) [12]. Dobrze poznane jest działanie tego genu u myszy. Gen Sry ulega u tych zwierząt transkrypcji w komórkach będących prekursorami komórek Sertoliego w okresie bezpośrednio poprzedzającym różnicowanie gonad pierwotnych w jądra. Bardzo krótki czas ekspresji sugeruje, że Sry działa jedynie jako włącznik różnicowania somatycznych komórek gonady pierwotnej w komórki Sertoliego i jest aktywatorem genów odpowiedzialnych za dalsze różnicowanie jądra. Geny Gata4 i Fog2 działają jako promotory ekspresji genu Sry synergistycznie z genem Sf1 [13]. Po krótkim czasie ekspresji SRY następuje aktywacja genu SOX9 na chromosomie 17, kodującego białko homologiczne z HMG (high mobility grup) białka SRY [14]. Produkty białkowe Endokrynol. Ped., 5/2006;1(14):23-32 genów SRY i SOX9 pełnią rolę regulatorów transkrypcji genu AMH (Anti-Müllerian hormone) na chromosomie 19. Gen ten koduje produkcję hormonu antymillerowskiego (AMH) przez komórki Sertoliego. AMH wywołuje regresję przewodów przyśródnerczowych Müllera, ale również migrację komórek śródnercza i waskularyzację męskiej gonady oraz zatrzymuje podziały gonocytów aż do okresu pourodzeniowego. Poza tym w komórkach Sertoliego dochodzi do ekspresji genu DHH (Desert Hedgehog), którego produkt białkowy wpływa na migrację i różnicowanie się komórek mezenchymalnych w komórki Leydiga oraz indukuje geny steroidogenezy. Mutacja genu DHH u ludzi z 46, XY zaburza gonadogenezę jąder, wywołując czystą dysgenezję gonad [15]. Dodatkowo w procesie różnicowania komórek Leydiga i procesie steroidogenezy uczestniczą czynniki transkrypcyjne, takie jak ARX i PDGFRα [8]. Komórki Leydiga od 7 tygodnia życia płodowego są źródłem testosteronu, który determinuje różnicowanie wewnętrznych i zewnętrznych narządów płciowych w kierunku męskim, a także wytwarzają INSL3 (insulin like hormone 3) niezbędny w procesie zstępowania jąder [16]. Rycina1. Model powiązań funkcjonalnych genów różnicowania gonad Figure 1. Model of genetic pathways involved in gonadal differentiation 26

5 Szarras-Czapnik M. i inni Współczesne poglądy na temat uwarunkowań gonadogenezy i prezentacja przypadków... Determinacja różnicowania jajnika Różnicowanie gonady żeńskiej rozpoczyna się około ósmego tygodnia rozwoju zarodka. Gen DAX1 na chromosomie X był początkowo uważany jako odpowiedzialny za rozwój pierwotnej gonady w kierunku jajnika, gdyż duplikacja tego genu u osobników 46,XY wiązała się z zaburzonym rozwojem jądra. Jednakże okazało się, że brak aktywności DAX1 u osobników 46,XX nie powoduje braku rozwoju jajnika [8]. Dziś przypuszcza się, że ekspresja tego genu jest istotna zarówno w różnicowaniu w kierunku męskim, jak i żeńskim, a jego rola jest zależna od czasu i poziomu ekspresji. U osobników 46,XX postulowana jest rola tego genu jako inhibitora rozwoju gonady pierwotnej w kierunku jądra. Za gen hamujący kaskadowy rozwój czynników transkrypcyjnych, różnicujących gonadę w jądro, uważany jest obecnie WNT4. U (Wingless related integration site) pozbawionych tego genu myszy rozwijały się męskie gonady i przewody Wolffa. WNT4 współdziała z genami Fst (Follistatin). U ludzi utrata funkcji genu WNT4 jest prawdopodobnie przyczyną zespołu Mayer Rokitansky Küster Hauser, w którym zaburzony jest rozwój przewodów Müllera (brak macicy, pochwy) [8]. Ostatnie piętnastolecie przyniosło duży postęp w zrozumieniu molekularnych mechanizmów różnicowania płciowego, ale wiedza ta jest wciąż niepełna. Nadal niezrozumiałe jest występowanie różnych form zaburzeń gametogenezy u osób z podobnymi mutacjami genetycznymi. Wyjaśnieniem może tu być różny poziom ekspresji genów uczestniczących w procesie różnicowania gonad. Prezentowane w tej pracy różne formy kliniczne zaburzeń gonadogenezy, występujące w tej samej rodzinie, mogą być przykładem takiej sytuacji. Na rycinie 1 przedstawiono model powiązań funkcjonalnych genów różnicowania gonad. Opis przypadków Rycina 2. Rodowody przedstawionych rodzin: a) rodzina 1, b) rodzina 2 Figure 2. Pedigrees of families: a) family 1, b) family 2 Rodzina 1. Rycina 2a prezentuje rodowód przedstawionej rodziny. W rodzinie zdrowych, niespokrewnionych rodziców, z wywiadem rodzinnym negatywnym, z CII, PII urodził się zdrowy chłopiec, z prawidłowymi narządami płciowymi. Rozwój i dojrzewanie płciowe u chłopca przebiegały prawidłowo. Przypadek 1 Z CIII, PIII urodziła się pacjentka U.S. Dziecko przy urodzeniu miało ciężar ciała 4900 g, długość 60 cm, Apgar 10 pkt. Dziecko urodziło się z nieprawidłowymi zewnętrznymi narządami płciowymi: wyrostek falliczny długości ok. 1,5 cm, oddzielne ujścia cewki moczowej i pochwy na kroczu. Kariotyp z leukocytów krwi obwodowej był męski 46,XY. Dziecko zarejestrowano jako dziewczynkę. Badania wykonane w 8 miesiącu życia wykazały: podwyższone dla okresu przeddojrzewaniowego stężenia gonadotropin we krwi (FSH: 17,5 IU/l; LH: 3,5 IU/l; norma FSH: <1,0 IU/l, LH: <1,0 IU/l) oraz niskie stężenia estradiolu (<2,0 pg/ml) i testosteronu (<0,1 ng/ml). Po stymulacji hcg stężenie testosteronu wzrosło do 2,0 ng/ml. Podczas laparotomii w miednicy małej znaleziono macicę prawidłowej wielkości z jajowodami. W położeniu jajnikowym po stronie lewej stwierdzono gonadę wielkości dużej fasoli, a po stronie prawej gonadę pasmowatą. Rozpoznano mieszaną dysgenezję gonad. Gonady resekowano. Badanie histopatologiczne wykazało po stronie prawej obecność tkanki łącznej bez struktury gonad (ang. streak gonad). Po stronie lewej stwierdzono utkanie gonady męskiej. W gonadzie męskiej sąsiadowały ze sobą dwa rodzaje tkanki: 1) tkanka z kanalikami plemnikotwórczymi o średnicy ok. 70 μm, licznymi gonocytami, pojedynczymi spermatogoniami oraz niedojrzałymi komórkami Sertoliego, w gruczole śródmiąższowym obecne były liczne fi- 27

6 Praca oryginalna broblasty, brak było komórek Leydiga; 2) tkanka z rzadko występującymi kanalikami jądra i znacznie poszerzonymi przestrzeniami międzykanalikowymi z licznymi fibroblastami, kanaliki miały mniejszą średnicę (ok. 50 μm), zawierały pojedyncze gonocyty i liczne niedojrzałe komórki Sertoliego. Wykonano diagnostykę immunohistochemiczną w kierunku obecności komórek CIS (carcinoma in situ). Zastosowano reakcję z przeciwciałami przeciwko fosfatazie alkalicznej typu łożyskowego (ang. placental like alkaline phosphatase PLAP), która jest markerem zarówno dla komórek CIS, jak i inwazyjnych form raków z komórek płciowych. Stwierdzono obecność licznych komórek wykazujących obecność tego antygenu w obrębie kanalików plemnikotwórczych (ryc. 3). W wieku trzech lat wykonano operację plastyczną warg sromowych mniejszych oraz resekowano ciała jamiste łechtaczki, pozostawiając żołądź na brzusznym paśmie śluzówkowo-naczyniowym i grzbietowym naczyniowo-nerwowym. Od wieku 10 lat pacjentka otrzymuje substytucję estrogenową. Pierwsza miesiączka wystąpiła w wieku 12,5 lat. Endokrynol. Ped., 5/2006;1(14):23-32 Przypadek 2 U starszej siostry pacjentki U.S. (pacjentka I.S.) w wieku 16 lat obserwowany był pierwotny brak miesiączki. Stwierdzono wzrost 168,5 cm, ciężar ciała 84 kg, steatomastię. Ocena cech somatycznych dojrzewania według skali Pradera wykazała: Ax 2, P 2, Th 1. Było to pierwsze dziecko w tej rodzinie z CI, PI, urodzone z ciężarem 3850 g, długością 56 cm i Apgar10 pkt. Stwierdzono prawidłową żeńską budowę zewnętrznych narządów płciowych, jednak kariotyp był męski 46,XY. W wieku 16 lat w badaniu USG stwierdzono obecność macicy o dziecięcych proporcjach. Badania hormonalne wykazały podwyższone stężenie gonadotropin (FSH: 109,0 IU/l; LH: 13,6 IU/l; norma FSH: <10 IU/l, LH: <10 IU/l) i niskie stężenia estradiolu (5,5 pg/ml) i testosteronu (0,27 ng/ml). Wykonano obustronną gonadektomię. W badaniu histopatologicznym po stronie prawej stwierdzono podścielisko z tkanki łącznej z pojedynczymi kanalikami plemnikotwórczymi, a między nimi duże skupiska komórek Leydiga. Po stronie lewej stwierdzono tkankę łączną bez kanalików plemnikotwórczych, ale ze skupiskami komórek Rycina 3. Obraz histologiczny gonady o strukturze jądra u dziecka U.S. z mieszaną dysgenezją gonad, w wieku 8 miesięcy. W obrębie kanalików plemnikotwórczych obecne są komórki CIS (obecność antygenu PLAP uwidoczniona immunohistochemicznie), a także spermatogonie (SG) i niedojrzałe komórki Sertoliego (S). Powiększenie 200x Figure 3. Histopathological appearance of a gonad with the testicular structure in the patient U.S. with mixed gonadal dysgenesis at the age of 8 months. Inside Seminiferous tubules neoplastic cells (CIS), spermatogonies (SG) and immature Sertoli cells (S) are present. Magnification 200x 28

7 Szarras-Czapnik M. i inni Współczesne poglądy na temat uwarunkowań gonadogenezy i prezentacja przypadków... Leydiga. Rozpoznano mieszaną dysgenezję gonad. Pacjentka otrzymała substytucję estrogenową, miesiączka wystąpiła w 18 roku życia. W wieku 19 lat obserwowano prawidłowy rozwój płciowy. Rodzina 2. Rycina 2b prezentuje rodowód tej rodziny. Przypadek 1 Pacjentka M.Z. pochodzi z CI, PI, zdrowych, niespokrewnionych rodziców, z wywiadem rodzinnym negatywnym. Po urodzeniu ciężar jej ciała wynosił 3600 g, długość 52 cm. W wieku 15 lat stwierdzono brak cech dojrzewania płciowego (wg skali Pradera: Ax 1, P 1, Th 1), wzrost 151 cm, ciężar ciała 42 kg. W badaniach hormonalnych obecne były podwyższone stężenia gonadotropin we krwi (FSH: 95,0 IU/l, LH: 19,5 IU/l; norma FSH: <10 IU/l, LH: <10 IU/l), niskie stężenie estradiolu (12 pg/ml) i testosteronu (0,35 ng/ml). Kariotyp był męski 46,XY. W laparotomii stwierdzono obecność pasmowatych gonad po obu stronach miednicy mniejszej. Wykonano obustronną gonadektomię. Badanie histopatologiczne wykazało obecność łącznotkankowego podścieliska i struktury wnęki jajnika oraz pojedyncze grupy komórek Leydiga w obu gonadach. Rozpoznano czystą dysgenezję gonad. Identyfikacja płciowa była żeńska. Pacjentka otrzymała substytucję estrogenową, a następnie estrogenowo-progestagenową. Pierwsza miesiączka pojawiła się w 17 roku życia. W wieku 20 lat stwierdzono wzrost 166 cm, ciężar ciała 55 kg, Ax 3, P 4, Th 3. Przypadek 2 Z CVII, PVII urodził się brat K.Z., który przy urodzeniu miał ciężar ciała 4000 g, długość 55 cm, Apgar 9 pkt. Dziecko urodziło się z obojnaczymi narządami płciowymi: wyrostek falliczny długości ok. 2 cm, przygięty do krocza, dwudzielna moszna, jedno wspólne ujście zatoki moczowo-płciowej pomiędzy fałdami moszny. Gonady nie były wyczuwalne ani w fałdach mosznowych, ani w kanałach pachwinowych. Genitografia uwidoczniła obecność macicy i pochwy. Kariotyp był prawidłowy męski 46,XY. W wieku dwu miesięcy stężenie testosteronu wynosiło 0,6 ng/ml, po stymulacji hcg wzrosło do 2,1 ng/ml. Podczas laparotomii wykonanej w drugim roku życia znaleziono macicę, pochwę oraz gonady w położeniu jajnikowym. Podejrzewano częściową dysgenezję gonad. Usunięto wewnętrzne żeńskie narządy płciowe, a gonady przeprowadzono do kanałów pachwinowych. Po sześciu miesiącach wykonano elongację prącia, a następnie plastykę cewki moczowej. Ocena hormonalna w 3 roku życia dała następujące wyniki: FSH: 3,0 IU/l, LH: 1,2 IU/l (norma FSH: <1,0 IU/l, LH: <1,0 IU/l), niskie stężenie testosteronu (<0,05 ng/ml), a po stymulacji hcg słaby jego wzrost (do 0,52 ng/ml) oraz niskie stężenie AMH (13,9 ng/ml przy normie dla wieku >65 ng/ml). W wieku siedmiu lat stężenie FSH we krwi wynosiło 1,6 IU/l. Stężenia markerów dla raków wywodzących się z komórek płciowych były w normie (AFP: 2,1 IU/l, βhcg <2,5 miu/ml). Badaniem USG wykazano obecność jąder w kanałach pachwinowych o homogennej echogeniczności i wielkości 148 mm prawe, 124 mm lewe. Dyskusja W części kazuistycznej pracy przedstawiliśmy cztery przypadki rodzinnie występującej dysgenezji gonad z kariotypem 46,XY, gdzie wystąpiła duża rozpiętość nieprawidłowości zarówno w zakresie stopnia zaburzeń organogenezy gonad (czysta, mieszana oraz częściowa dysgenezja), jak i budowy narządów płciowych (żeńskie lub obojnacze) w obrębie tej samej rodziny. Analiza tych przypadków wykazała, że wszystkie typy dysgenezji rozwinęły się na bazie zaburzeń organogenezy jąder. Rozpoznanie bowiem wnęki jajnika bez obecności struktur pęcherzyków jajnikowych nie upoważnia do rozpoznania gonady żeńskiej. Większość dysgenezji gonad występuje sporadycznie. Opisane tutaj rodzinne występowanie tych zaburzeń jest bardzo rzadkie. Obserwowane sposoby dziedziczenia to autosomalne recesywne i dominujące oraz sprzężone z chromosomem X i Y. Tylko 10 15% przypadków czystej dysgenezji gonad związanych jest z mutacją genu SRY [17]. Rodzinne występowanie duplikacji Xp (genu DSS) stwierdzono w kilku przypadkach czystej dysgenezji gonad [18]. W rodzinnie występujących przypadkach częściowych dysgenezji gonad mechanizm genetyczny jest nieznany. Współistnienie w jednej rodzinie różnych form dysgenezji gonad może świadczyć o różnej ekspresji genów determinacji płci. W piśmiennictwie opisywane są przypadki rodzinnych dysgenezji gonad, w których obserwuje 29

8 Praca oryginalna się dużą heterogenność obrazu klinicznego (fenotyp od żeńskiego do męskiego) [17, 19]. Nieprawidłowe różnicowanie jąder w okresie płodowym pociąga za sobą różnego stopnia niedostatki maskulinizacji zewnętrznych narządów płciowych, niedorozwój męskich wewnętrznych narządów płciowych (przewodów Wolffa) oraz utrzymanie wewnętrznych narządów płciowych żeńskich, pochodzących z przewodów Müllera. Całkowity brak rozwoju struktury i aktywności hormonalnej jąder płodowych prowadzi do powstania osobnika fenotypowo żeńskiego (żeńskie wewnętrzne i zewnętrzne narządy płciowe), z żeńską identyfikacją płciową, tak jak to wystąpiło miejsce u pacjentki M.Z. z kariotypem 46,XY i czystą dysgenezją gonad. Wysokie stężenia gonadotropin i niskie steroidów płciowych we krwi wskazywały na brak aktywności hormonalnej gonad i rozwój hipogonadyzmu hipergonadotropowego w wieku 15 lat. Podobnie u pacjentki I.S. z mieszaną dysgenezją gonad zaburzenie rozwoju płciowego rozpoznano dopiero w 16 roku życia. Pomimo obecności komórek Leydiga i struktury jądra (słabo rozwiniętej) w jednej gonadzie nie doszło tutaj do maskulinizacji w okresie płodowym. Rozwój fenotypu żeńskiego bywa tak jednoznaczny, że zaburzenia różnicowania płciowego najczęściej są rozpoznawane w wieku, kiedy spodziewane jest dojrzewanie płciowe. Dopiero stwierdzenie braku rozwoju trzeciorzędowych cech płciowych, pierwotnego braku miesiączki i rozwoju hipogonadyzmu hipergonadotropowego prowadzi do rozpoznania nieprawidłowego rozwoju płciowego. U osób tych podaje się substytucyjnie estrogeny w celu rozwoju żeńskich cech płciowych i zapewnienia działań metabolicznych steroidów płciowych. Wprowadzenie sekwencyjnej substytucji estrogenowo-progesteronowej powoduje, że pacjentki regularnie miesiączkują. Nie ma tutaj wątpliwości co do wyboru płci, ponieważ w tych przypadkach identyfikacja płciowa jest zawsze żeńska [4]. Niepełna organogeneza gonady męskiej (mieszana lub częściowa dysgenezja gonad) oraz zmniejszone wydzielanie testosteronu i AMH są przyczyną wystąpienia obojnaczych wewnętrznych narządów płciowych (w różnym stopniu wykształconych struktur pochodzących z przewodów Wolffa i Müllera) oraz niepełnej maskulinizacji zatoki moczowo-płciowej [20]. Taka sytuacja zaistniała u pacjentki U.S., u której stwierdzono mieszaną dysgenezję gonad. Obecność żeńskich wewnętrznych narządów płciowych świadczyła o nieprawidłowym Endokrynol. Ped., 5/2006;1(14):23-32 wydzielaniu AMH, a częściowa maskulinizacja zewnętrznych narządów płciowych o obniżonym wydzielaniu testosteronu przez jedno słabo wykształcone jądro. Po stymulacji hcg wzrost stężenia testosteronu był zachowany, co może sugerować niezaburzoną aktywność komórek Leydiga. Być może, nastąpiło tutaj dodatkowe zaburzenie w postaci częściowej niewrażliwości na androgeny. Wysokie stężenia gonadotropin we krwi już w wieku ośmiu miesięcy świadczyły o wczesnym rozwoju hipogonadyzmu hipergonadotropowego. Wykazaliśmy już uprzednio obecność podwyższonych stężeń gonadotropin u dzieci z dysgenezją gonad w okresie przeddojrzewaniowym oraz ich korelację z liczebnością komórek CIS [7]. Decyzję o korekcji chirurgicznej obojnaczych narządów płciowych podjęto w trzecim roku życia, kiedy możliwe jest już rozpoznanie płci psychicznej. Wykonanie tych operacji we wczesnym dzieciństwie bez uwzględnienia identyfikacji płciowej może być decyzją mylną, prowadzącą do wystąpienia niezgodności pomiędzy płcią psychiczną i genitalną [4]. Zagadnienie to wymaga dużej uwagi i zaangażowania specjalistów z różnych dziedzin. U pacjentki U.S. identyfikacja płciowa była żeńska, taki więc był dalszy kierunek postępowania terapeutycznego (korekcja zewnętrznych narządów płciowych w kierunku żeńskim, substytucja estrogenowa). Przy niepełnym różnicowaniu jąder, ale dość dobrym wydzielaniu testosteronu w okresie niemowlęcym identyfikacja płciowa może być męska. Tak było w przypadku pacjenta K.Z. Obecne były tutaj żeńskie wewnętrzne i obojnacze zewnętrzne narządy płciowe. O korekcji zewnętrznych narządów płciowych w kierunku męskim oraz o usunięciu macicy i pochwy zdecydowano w drugim roku życia. W trzech opisywanych przypadkach wykonano obustronną gonadektomię. Zabieg ten jest wskazany u wszystkich pacjentów z zaburzeniami organogenezy jąder ze względu na wysokie ryzyko rozwoju nowotworów wywodzących się z komórek płciowych. Kiedy wcześniej ocenialiśmy dysgenetyczne gonady u 40 innych osób z interseksualizmem, stwierdziliśmy występowanie zmian nowotworowych w 65% przypadków. W piśmiennictwie można znaleźć dane, że ryzyko to wynosi nawet 100% [21, 22]. Stwierdziliśmy także, że ryzyko nowotworowe jest zależne od stopnia rozwoju struktury jądra. Paradoksalnie, im mniejsze zaburzenie organogenezy, tym większe ryzyko wystąpienia tych zmian: w częściowej dysgenezji gonad 30

9 Szarras-Czapnik M. i inni Współczesne poglądy na temat uwarunkowań gonadogenezy i prezentacja przypadków... wynosi ono bowiem 91%, w mieszanej 76%, a w czystej 23% [7]. Chociaż podział na różne rodzaje zaburzeń organogenezy jąder wydaje się arbitralny, to nasze badania wykazały jego prawdziwą przydatność przy prognozowaniu co do ryzyka rozwoju nowotworów z komórek płciowych. W opisywanym przypadku U.S. z mieszaną dysgenezją gonad stwierdziliśmy obecność komórek CIS w gonadzie o strukturze jądra. Gonada ta była usunięta w ósmym miesiącu życia. Rozwój jawnych, inwazyjnych nowotworów z płodowych komórek płciowych obserwuje się w trakcie lub po dojrzewaniu płciowym. Zmienione nowotworowo płodowe komórki płciowe gonocyty pozostają w obrębie kanalików jądra zamiast różnicować się do spermatogonii. Stan taki nazywany jest wewnątrzkanalikowym rakiem jądra lub carcinoma in situ (CIS) [5]. Wykazaliśmy, że już w dzieciństwie niskie wydzielanie testosteronu, a wzmożone gonadotropin może stanowić środowisko promujące utrzymanie komórek CIS w gonadach dysgenetycznych. W okresie dojrzewania płciowego bardzo wysokie stężenia gonadotropin mogą stymulować proliferację komórek CIS i rozwój inwazyjnych form raka. Hipoteza ta została potwierdzona stwierdzeniem wysoko znamiennych, dodatnich korelacji pomiędzy stężeniami we krwi FSH i LH a liczebnością komórek CIS [6]. W przypadku K.Z. nie usuwano gonad (jąder z częściową dysgenezją), a jedynie sprowadzono je z jamy brzusznej do kanałów pachwinowych. Takie postępowanie wiąże się z obowiązkiem częstej kontroli jąder (USG, markery nowotworowe, biopsja jąder i ocena histopatologiczna), zwłaszcza w okresie dojrzewania płciowego lub, jeśli ono nie wystąpi, podczas stosowania substytucji testosteronowej. Sugeruje się bowiem, że rozwój inwazyjnych form raków jądra postępuje dynamicznie po dojrzewaniu płciowym. Wcześniej opisaliśmy jednak przypadek chłopca, u którego w pozostawionych do 25 roku życia dysgenetycznych jądrach obecne były komórki CIS w obrębie kanalików plemnikotwórczych bez cech inwazji komórkowej, pomimo stosowania substytucji testosteronowej przez kilka lat [23]. Pozostawione dysgenetyczne jądra rozwijają się słabo lub mogą ulec stopniowej atrofii [24]. Konsekwencjami hipogonadyzmu hipergonadotropowego, który rozwija się w tych przypadkach, mogą być eunuchoidalne proporcje ciała, nadmierny wzrost, osteoporoza i jej powikłania. Przy zaburzeniach różnicowania gonad w większości przypadków podejrzewa się bezpośrednie lub pośrednie uwarunkowanie genetyczne. Tymczasem wykazaliśmy uprzednio, że liczbowe i strukturalne aberracje chromosomów płciowych rzadziej predysponują do wystąpienia dysgenezji gonad (27% przypadków) niż prawidłowy kariotyp 46,XY (67%). Podobnie w opisanych tutaj czterech przypadkach dysgenezja jąder współistniała z kariotypem 46,XY. Również zmiany nowotworowe z komórek płciowych są rzadziej związane z aberracjami chromosomów płciowych (35% przypadków) niż z prawidłowym kariotypem 46,XY (70% przypadków) [7]. Przy prawidłowym kariotypie nie można jednak wykluczyć obecności mutacji w genach odpowiedzialnych za przebieg różnicowania płciowego. W przypadkach współistnienia dysgenezji gonad z szeregiem nieprawidłowości somatycznych, takich jak np. choroby nerek, można podejrzewać defekt genu WT11, w przypadku dysplazji kostnej obecność mutacji genu SOX9, przy dysmorfii twarzoczaszki oraz opóźnionym rozwoju umysłowym obecność defektu genu DMRT1. U naszych pacjentów nie obserwowaliśmy żadnych cech somatycznych sugerujących istnienie zaburzeń w wymienionych genach. Ze względu na skomplikowany genetyczny mechanizm gonadogenezy często trudno jest znaleźć etiologię jej zaburzenia. Wiedza na temat molekularnych podstaw rozwoju gonad jest wciąż niepełna. Oprócz badań genetycznych badanie histopatologiczne gonad i diagnostyka hormonalna mogą mieć znaczenie dla wczesnego rozpoznania dysgenezji gonad i właściwego postępowania terapeutycznego. Dalszych badań wymaga sposób przewidywania i wczesnego rozpoznania identyfikacji płciowej dziecka z zaburzeniami różnicowania płciowego. PIŚMIENNICTWO/REFERENCES [1] Voutilainen R.: Differentiation of the fetal gonad. Horm. Res., 1992:38 : [2] Brennan J., Capel B.: One tissue, two fates: molecular genetic events that underlie testis versus ovary development. Nature Reviews., 2004:5, 509. [3] Słowikowska-Hilczer J., Kula K.: Kliniczne konsekwencje zaburzeń organogenezy jądra i obwodowego działania steroidów płciowych. End. Diab. Chor. Przem. Mat., 2000:6, supl. 1,

10 Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 5/2006;1(14):23-32 [4] Kula K., Słowikowska-Hilczer J.: Różnicowanie płciowe mózgu człowieka. Przegl. Lek., 2000:57, 1, [5] Słowikowska-Hilczer J.: Nuclear DNA content and proliferative potential of human gonocytes in the testes of intersex children. Folia Histochem. et Cytobiol., 2001:39, 2, [6] Słowikowska-Hilczer J., Szarras-Czapnik M., Kula K.: Testicular pathology in 46,XY dysgenetic male pseudohermaphroditism. An approach to pathogenesis of testis cancer. J. Androl., 2001:5, [7] Słowikowska-Hilczer J., Romer T.E., Kula K.: Neoplastic potential of germ cells in relation to disturbances of gonadal organogenesis and changes in karyotype. J. Androl., 2003:24, [8] Park S.Y., Jameson J.L.: Minireview: Transcriptional regulation of gonadal development and differentiation. Endocrinology, 2005:146(3), [9] Hammes A. et al.: Two splice variants of the Wilms tumor 1 gene have distinct functions during sex determination and nephron formatin. Cell, 2001:106, 319. [10] Hasegawa T., Fukami M., Sato N. et al.: Testicular dysgenesis without adrenal insufficiency in a 46,XY patient with a heterozygous inactive mutation of Stroidogenic Ffactor-1. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2004:89(12), [11] Veitia R.A., Nunes M., Quintana-Murci L. et al.: Swyer syndrome and 46,XY parrtial gonadal dysgenesis associated with 9p deletions in the absence of monosomy-9p syndrome. Am. J. Hum. Genet., 1998:63, 901. [12] Berta P., Hawkins J.R., Sinclair et al.: Genetic evidence equating SRY and the tesyis-determining factor. Nature, 1990:348, 448. [13] Tremblay J.J., Viger R.S.: Transcription factor GATA-4 enhances Müllerian Inhibiting Substance gene transcription through a direct interaction with the nuclear receptor SF-1. Mol. Endocrinol., 1999:13(8), [14] Foster J.W., Dominguez-Steglich M.A., Guioli S. et al.: Campomelic dysplasia and auyosomal sex reversal caused by mutations in an SRY-related gene. Nature, 1994:372, 525. [15] Canto P., Soderlund D., Reyes E., Mendez J.P.: Mutatins in the Desert hedgehog (DHH) gene in patients with 46,XY comlete pure gonadal dysgenesis. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2004:89(9), [16] Vinci G., Anjot M.-N., Trivin Ch. et al.: An analysis of the genetic factors invoved in testicular descent in a cohort of 14 male patients with anorchia. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2004:89(12), [17] Sarafoglou K., Ostrer H.: Familial sex reversal: a review. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2000:85(2), 483. [18] Fechner P.Y., Marcantonio S.M., Ogata T. et al.: Report of a kindred with X-linked (or autosomal dominant sex-limited) 46,XY partal gonadal dysgenesis. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1993:76(5), [19] Fuqua J.S., Sher E.S., Fechner P.Y. et al: Linkage analysis of a kindred with inherited 46,XY partial gonadal dysgenesis. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1996:81, [20] Marcantonio S.M., Fechner P.Y., Migeon C.J. et al.: Embryonig testicular regression sequence: a part of the clinical spectrum of 46,XY gonadal dysgenesis. Am. J. Med. Genet., 1994:49, 1. [21] Müller J.: Abnormal infantile germ cells and development of carcinoma-in-situ in maldeveloped testes: a stereological and densitometric study. Int. J. Androl., 1987:10, [22] Müller J., Ritzen E.M., Ivarsson S.A. et al.: Management of males with 45,X/46,XY gonadal dysgenesis. Horm. Res., 1999: 52, [23] Słowikowska-Hilczer J., Szarras-Czapnik M., Sosnowski M. et al.: Dysgenezja jąder ze zmianą nowotworową u mężczyzny z interseksualizmem: obserwacja i postępowanie kliniczne od okresu noworodkowego do 29. roku życia. Urol. Pol., 2005:58, [24] Słowikowska-Hilczer J., Kula K., Szarras-Czapnik M. et al.: Overt germ cell tumours in the adult patients with gonadal dysgenesis and an approach to natural history of testicular carcinoma in situ. Int. J. Androl., 2005:28,