Lysosomal storage diseases as a cause of non-immune hydrops fetalis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Objective: To determine the etiology of non-immune hydrops fetalis (NIHF) in order to improve prenatal care and provide timely counseling to parents regarding the prognosis and risk of recurrent births of children with NIHF.

Materials and methods: Two clinical observations related to rare lysosomal storage diseases (LSDs), a leading cause of prenatally diagnosed NIHF, were presented. Pregnant women with NIHF were examined using the algorithm developed at V.I. Kulakov NMRC for OG&P. DNA samples from fetuses and parents were analyzed using chromosomal microarray analysis and special examination methods, including whole-exome sequencing and Sanger sequencing for pathogenicity analysis. A joint analysis of data from whole exome sequencing of the fetus and parents (trio-whole exome sequencing) was also performed.

Results: Mucopolysaccharidosis type VII and galactosialidosis, both belonging to the LSD group, were prenatally identified. Whole exome sequencing data revealed that in two clinical cases, two probable pathogenic variants were detected in the GUSB and CTSA genes, respectively, in a compound heterozygous state. The progression of pregnancies was analyzed, and the mode of inheritance of these diseases was determined. It was found that both parents in each observation were carriers of probable pathogenic variants in the GUSB and CTSA genes associated with autosomal recessive diseases. Genetic counseling was provided to the parents, informing them about the high risk of recurrence of this pathology in subsequent pregnancies (25% adverse outcomes) and the possibility of preimplantation or prenatal diagnosis.

Conclusion: The proposed examination enables optimization of pregnancy management strategies, prediction of the risk of identified pathology in subsequent pregnancies, and expands the possibilities of genetic counseling.

About the authors

Daria G. Lyushnina

Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: d_lyushnina@oparina4.ru
ORCID iD: 0009-0004-3160-8737

PhD student, Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia

Russian Federation, Moscow

Nana K. Tetruashvili

Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: n_tetruashvili@oparina4.ru
ORCID iD: 0000-0002-9201-2281

Dr. Med. Sci., Head of the Obstetric Department of Pregnancy Pathology No. 2, Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia

Russian Federation, Moscow

Jekaterina Shubina

Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: e_shubina@oparina4.ru
ORCID iD: 0000-0003-4383-7428

PhD (Bio), Head of the Laboratory of Genomic Data Analysis, Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia

Russian Federation, Moscow

Nadezhda V. Zaretskaya

Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: znadezda@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6754-3833

PhD, Head of the Laboratory of Clinical Genetics of the Department of Clinical Genetics, Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia

Russian Federation, Moscow

Ekaterina R. Tolmacheva

Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: tetisae@gmail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2901-0539

Researcher at the Laboratory of Genomic Data Analysis, Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia

Russian Federation, Moscow

Ksenia A. Svirepova

Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: k_svirepova@oparina4.ru
ORCID iD: 0000-0001-8538-2375

Clinical Pathologist at the Laboratory of Molecular and Genetic Methods of the Institute of Reproductive Genetics, Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia

Russian Federation, Moscow

Anna S. Bolshakova

Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: a_bolshakova@oparina4.ru
ORCID iD: 0000-0002-7508-0899

Geneticist, Department of Clinical Genetics, Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia

Russian Federation, Moscow

Viktoriia S. Pak

Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: v_pak@oparina4.ru
ORCID iD: 0009-0002-1444-9071

PhD student, Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia

Russian Federation, Moscow

Ekaterina L. Bokeriya

Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: e_bokeriya@oparina4.ru
ORCID iD: 0000-0002-8898-9612

PhD, Researcher at the Department of Pathology of Newborn and Prematurely-born children No. 2, Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia

Russian Federation, Moscow

Dmitry Y. Trofimov

Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: d_trofimov@oparina4.ru

Corresponding Member of the RAS, Professor, Dr. Med. Sci., Director of the Institute of Reproductive Genetics, Academician V.I. Kulakov National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of Russia

Russian Federation, Moscow

References

  1. Swearingen C., Colvin Z.A., Leuthner S.R. Nonimmune hydrops fetalis. Clin. Perinatol. 2020; 47(1): 105-21. https://dx.doi.org/10.1016/j.clp.2019.10.001.
  2. Kontomanolis E.N., Fasoulakis Z. Hydrops fetalis and the parvovirus B-19. Curr. Pediatr. Rev. 2018; 14(4):239-52. https://dx.doi.org/10.2174/1573396314666180820154340.
  3. Кадырбердиева Ф.З., Шмаков Р.Г., Бокерия Е.Л., Тетруашвили Н.К., Костюков К.В., Донников А.Е., Белоусов Д.М. Неиммунная водянка плода: основные причины. Акушерство и гинекология. 2019; 11: 186-91. [Kadyrberdieva F.Z., Shmakov R.G., Bockeria E.L., Tetruashvili N.K., Kostyukov K.V., Donnikov A.E., Belousov D.M. Nonimmune hydrops fetalis: main causes. Obstetrics and Gynecology. 2019; (11): 186-91. (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2019.11.186-191.
  4. Bellini C., Hennekam R.C.M., Fulcheri E., Rutigliani M., Morcaldi G., Boccardo F. et al. Etiology of nonimmune hydrops fetalis: a systematic review. Am. J. Med. Genet. A. 2009; 149A(5):844-51. https://dx.doi.org/10.1002/ajmg.a.32655.
  5. Nagpal R., Goyal R.B., Priyadarshini K., Kashyap S., Sharma M., Sinha R. et al. Mucopolysaccharidosis: A broad review. Indian J. Ophthalmol. 2022; 70(7):2249-61. https://dx.doi.org/10.4103/ijo.IJO_425_22.
  6. Kubaski F., de Oliveira Poswar F., Michelin-Tirelli K., Burin M.G., Rojas-Málaga D., Brusius-Facchin A.C. et al. Diagnosis of mucopolysaccharidoses. Diagnostics (Basel, Switzerland). 2020; 10(3): 172. https://dx.doi.org/10.3390/diagnostics10030172.
  7. Poswar F.O., Henriques Nehm J., Kubaski F., Poletto E., Giugliani R. Diagnosis and emerging treatment strategies for mucopolysaccharidosis VII (Sly Syndrome). Ther. Clin. Risk Manag. 2022; 18: 1143-55. https://dx.doi.org/10.2147/TCRM.S351300.
  8. Holtz M., Montaño A.M., Sly W.S. Association between mucopolysaccharidosis type VII and hydrops fetalis. Ultrasound Obstet. Gynecol. 2020; 55(3): 416-7. https://dx.doi.org/10.1002/uog.20371.
  9. Montaño A.M., Lock-Hock N., Steiner R.D., Graham B.H., Szlago M., Greenstein R. et al. Clinical course of Sly syndrome (mucopolysaccharidosis type VII). J. Med. Genet. 2016; 53(6): 403-18. https://dx.doi.org/10.1136/jmedgenet-2015-103322.
  10. Platt F.M., D’Azzo A., Davidson B.L., Neufeld E.F., Tifft C.J. Lysosomal storage diseases. Nat. Rev. Dis. Prim. 2018; 4(1): 27. https://dx.doi.org/10.1038/s41572-018-0025-4.
  11. Ferreira C.R., Gahl W.A. Lysosomal storage diseases. Transl. Sci. Rare Dis. 2017; 2(1-2): 1-71. https://dx.doi.org/10.3233/TRD-160005.
  12. Mardy A.H., Chetty S.P., Norton M.E., Sparks T.N. A system-based approach to the genetic etiologies of non-immune hydrops fetalis. Prenat. Diagn. 2019; 39(9): 732-50. https://dx.doi.org/10.1002/pd.5479.
  13. Neufeld E., Muenzer J. The mucopolysaccharidoses. In: Scriver C., Beaudet A., Sly W., Valle D., editors. The metabolic and molecular bases of inherited disease. New York: The McGraw-Hill Companies, Inc; 2001: 3421-52.
  14. Мукополисахаридоз у детей. Клинические протоколы МЗ РК - 2019 (Казахстан). [Mucopolysaccharidosis in children. Clinical Protocols of the Ministry of Health of the Republic of Kazakhstan - 2019 (Kazakhstan) (in Russian)].
  15. Wraith J.E., Clarke J.T. The Mucopolysaccharidoses. In: Blau N., Leonard J., Hoffmann G.F., Clarke J.T.R., eds. Physician’s guide to the treatment and follow-up of metabolic diseases. Berlin, Heidelberg: Springer; 2006: 195-203. https://dx.doi.org/10.1007/3-540-28962-3_20.
  16. Tomatsu S., Pitz S., Hampel U. Ophthalmological findings in Mucopolysaccharidoses. J. Clin. Med. 2019; 8(9): 1467. https://dx.doi.org/ 10.3390/jcm8091467.
  17. Caciotti A., Catarzi S., Tonin R., Lugli L., Perez C.R., Michelakakis H. et al. Galactosialidosis: review and analysis of CTSA gene mutations. Orphanet. J. Rare Dis. 2013; 8: 114. https://dx.doi.org/10.1186/1750-1172-8-114.
  18. Кадырбердиева Ф.З., Шмаков Р.Г., Бокерия Е.Л., Костюков К.В., Тетруашвили Н.К. Сравнительный анализ активной и выжидательной тактики ведения беременных с неиммунной водянкой плода. Акушерство и гинекология. 2021; 2: 55-60. [Kadyberdieva F.Z., Shmakov R.G., Bockeria E.L., Kostyukov K.V., Tetruashvili N.K. Comparison of active and expectant management of pregnant women with non-immune fetal hydrops. Obstetrics and Gynecology. 2021; (2): 55-60 (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2021.2.55-60.
  19. Кадырбердиева Ф.З., Шмаков Р.Г., Бокерия Е.Л. Неиммунная водянка плода: современные принципы диагностики и лечения. Акушерство и гинекология. 2019; 10:28-34. [Kadyrberdieva F.Z., Shmakov R.G., Bokeria E.L. Nonimmune hydrops fetalis: modern principles of diagnosis and treatme. Obstetrics and Gynecology. 2019; (10): 28-34. (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2019.10.28-34.
  20. Кадырбердиева Ф.З., Шмаков Р.Г., Бокерия Е.Л., Костюков К.В., Тетруашвили Н.К. Эффективность применения алгоритма обследования на антенатальном этапе при неиммунной водянке плода. Акушерство и гинекология. 2020; 7: 71-8. [Kadyrberdieva F.Z., Shmakov R.G., Bokeriya E.L., Kostyukov K.V., Tetruashvili N.K. The effectiveness of the antenatal examination algorithm for nonimmune hydrops fetalis. Obstetrics and Gynecology. 2020; 7: 71-8 (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2020.7.71-78.
  21. Green R.C., Berg J.S., Grody W.W., Kalia S.S., Korf B.R., Martin C.L. et al. ACMG recommendations for reporting of incidental findings in clinical exome and genome sequencing. Genet. Med. 2013; 15(7): 565-74. https://dx.doi.org/10.1038/gim.2013.73.
  22. Рыжкова О.П., Кардымон О.Л., Прохорчук Е.Б., Коновалов Ф.А., Масленников А.Б., Степанов В.А., Афанасьев А.А., Заклязьминская Е.В., Ребриков Д.В., Савостьянов К.В., Глотов А.С., Костарева А.А., Павлов А.Е., Голубенко М.В., Поляков А.В., Куцев С.И. Руководство по интерпретации данных последовательности ДНК человека, полученных методами массового параллельного секвенирования (MPS) (редакция 2018, версия 2). Медицинская генетика. 2019; 18(2): 3-23. [Ryzhkova O.P., Kardymon O.L., Prohorchuk E.B., Konovalov F.A., Maslennikov A.B., Stepanov V.A., Afanasyev A.A., Zaklyazminskaya E.V., Rebrikov D.V., Savostianov K.V., Glotov A.S., Kostareva A.A., Pavlov A.E., Golubenko M.V., Polyakov A.V., Kutsev S.I. Medical Genetics. 2019; 18(2): 3-23. (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.25557/2073-7998.2019.02.3-23.
  23. Nykamp K., Anderson M., Powers M., Garcia J., Herrera B., Ho Y.-Y. et al. Sherloc: a comprehensive refinement of the ACMG-AMP variant classification criteria. Genet. Med. 2017; 19(10): 1105-17. https://dx.doi.org/10.1038/gim.2017.37.
  24. Miller D.T., Lee K., Gordon A.S., Amendola L.M., Adelman K., Bale S.J. et al. Recommendations for reporting of secondary findings in clinical exome and genome sequencing, 2021 update: a policy statement of the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG). Genet. Med. 2021; 23(8): 1391-8. https://dx.doi.org/10.1038/s41436-021-01171-4.
  25. McGurk K.A., Zheng S.L., Henry A., Josephs K., Edwards M., de Marvao A. et al. Correspondence on “ACMG SF v3.0 list for reporting of secondary findings in clinical exome and genome sequencing: a policy statement of the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG)” by Miller et al. Genet. Med. 2022; 24(3): 744-6. https://dx.doi.org/10.1016/j.gim.2021.10.020.
  26. Ganesh A., Bruwer Z., Al-Thihli K. An update on ocular involvement in mucopolysaccharidoses. Curr. Opin. Ophthalmol. 2013; 24(5): 379-88. https://dx.doi.org/10.1097/ICU.0b013e3283644ea1.
  27. Muenzer J. Overview of the mucopolysaccharidoses. Rheumatology (Oxford). 2011; 50 Suppl 5: v4-12. https://dx.doi.org/10.1093/rheumatology/ker394.
  28. Sly W.S., Quinton B.A., McAlister W.H., Rimoin D.L. Beta glucuronidase deficiency: report of clinical, radiologic, and biochemical features of a new mucopolysaccharidosis. J. Pediatr. 1973; 82(2): 249-57. https://dx.doi.org/10.1016/s0022-3476(73)80162-3.
  29. Vijay S., Wraith J.E. Clinical presentation and follow-up of patients with the attenuated phenotype of mucopolysaccharidosis type I. Acta Paediatr. 2005; 94(7): 872-7. https://dx.doi.org/10.1111/j.1651-2227.2005.tb02004.x.
  30. Tomatsu S., Montaño A.M., Dung V.C., Grubb J.H., Sly W.S. Mutations and polymorphisms in GUSB gene in mucopolysaccharidosis VII (Sly Syndrome). Hum. Mutat. 2009; 30(4): 511-9. https://dx.doi.org/10.1002/humu.20828.
  31. Vianey-Saban C., Acquaviva C., Cheillan D., Collardeau-Frachon S., Guibaud L., Pagan C. et al. Antenatal manifestations of inborn errors of metabolism: biological diagnosis. J. Inherit. Metab. Dis. 2016; 39(5): 611-24. https://dx.doi.org/10.1007/s10545-016-9947-8.
  32. Federhen A., Pasqualim G., de Freitas T.F., Gonzalez E.A., Trapp F., Matte U. et al. Estimated birth prevalence of mucopolysaccharidoses in Brazil. Am. J. Med. Genet. A. 2020; 182(3): 469-83. https://dx.doi.org/10.1002/ajmg.a.61456.
  33. Orphanet. Mucopolysaccharidosis type 7. https://www.orpha.net/consor/ cgi-bin/OC_Exp.php?lng=en&Expert=584 (last update: 2019-05-01).
  34. Giugliani R., Barth A.L., Dumas M.R.C., da Silva Franco J.F., de Rosso Giuliani L., Grangeiro C.H.P. et al. Mucopolysaccharidosis VII in Brazil: natural history and clinical findings. Orphanet. J. Rare Dis. 2021; 16(1): 238. https://dx.doi.org/10.1186/s13023-021-01870-w.
  35. Lehman A., Mattman A., Sin D., Pare P., Zong Z., D’Azzo A. et al. Emphysema in an adult with galactosialidosis linked to a defect in primary elastic fiber assembly. Mol. Genet. Metab. 2012; 106(1): 99-103. https://dx.doi.org/10.1016/j.ymgme.2012.02.004.
  36. Seyrantepe V., Hinek A., Peng J., Fedjaev M., Ernest S., Kadota Y. et al. Enzymatic activity of lysosomal carboxypeptidase (cathepsin) A is required for proper elastic fiber formation and inactivation of endothelin-1. Circulation. 2008; 117(15): 1973-81. https://dx.doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.107.733212.
  37. Al-Kouatly H.B., Felder L., Makhamreh M.M., Kass S.L., Vora N.L., Berghella V. et al. Lysosomal storage disease spectrum in nonimmune hydrops fetalis: a retrospective case control study. Prenat. Diagn. 2020; 40(6): 738-45. https://dx.doi.org/10.1002/pd.5678.
  38. Iyer N.S., Gimovsky A.C., Ferreira C.R., Critchlow E., Al-Kouatly H.B. Lysosomal storage disorders as an etiology of nonimmune hydrops fetalis: A systematic review. Clin. Genet. 2021; 100(5): 493-503. https://dx.doi.org/10.1111/cge.14005.
  39. Глотов О.С., Чернов А.Н., Глотов А.С., Баранов В.С. Перспективы применения экзомного секвенирования для решения проблем в репродукции человека (часть II). Акушерство и гинекология. 2022; 12: 40-5. [Glotov O.S., Chernov A.N., Glotov A.S., Baranov V.S. Prospects for using exome sequencing to solve problems in human reproduction (Part II). Obstetrics and Gynecology. 2022; (12): 40-5 (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2022.220.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».