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. 2014 Jun;32(2):262–271. doi: 10.1590/0103-0582201432213213
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Congenital heart disease and chromossomopathies detected by the karyotype

Cardiopatías congénitas y anomalías cromosómicas detectadas mediante cariotipo

Patrícia Trevisan 1, Rafael Fabiano M Rosa 2, Dayane Bohn Koshiyama 1, Tatiana Diehl Zen 1, Giorgio Adriano Paskulin 1, Paulo Ricardo G Zen 1
PMCID: PMC4183026  PMID: 25119760

Abstract

OBJECTIVE:

To review the relationship between congenital heart defects and chromosomal abnormalities detected by the karyotype.

DATA SOURCES:

Scientific articles were searched in MEDLINE database, using the descriptors "karyotype" OR "chromosomal" OR "chromosome" AND "heart defects, congenital". The research was limited to articles published in English from 1980 on.

DATA SYNTHESIS:

Congenital heart disease is characterized by an etiologically heterogeneous and not well understood group of lesions. Several researchers have evaluated the presence of chromosomal abnormalities detected by the karyotype in patients with congenital heart disease. However, most of the articles were retrospective studies developed in Europe and only some of the studied patients had a karyotype exam. In this review, only one study was conducted in Latin America, in Brazil. It is known that chromosomal abnormalities are frequent, being present in about one in every ten patients with congenital heart disease. Among the karyotype alterations in these patients, the most important is the trisomy 21 (Down syndrome). These patients often have associated extra-cardiac malformations, with a higher risk of morbidity and mortality, which makes heart surgery even more risky.

CONCLUSIONS:

Despite all the progress made in recent decades in the field of cytogenetic, the karyotype remains an essential tool in order to evaluate patients with congenital heart disease. The detailed dysmorphological physical examination is of great importance to indicate the need of a karyotype.

Keywords: heart defects, congenital; karyotype; Down syndrome; trisomy; chromosome aberrations

Introduction

Congenital malformations are detected in approximately 3 to 5% of newborns( 1 ), and one in every 33 presents severe abnormalities( 2 ). Major malformations are those that cause an adverse effect on the social acceptability of the individual or in the functioning of a determined organ or system( 3 ). On the other hand, minor malformations do not present aesthetical or functional significance for the individual, being a structural finding that occurs in less than 4% of the general population. However, some minor anomalies may be external markers of more specific anomalies, sometimes hidden. Therefore, most syndromes could be recognized by the clinical geneticist if these patterns of minor anomalies were taken into consideration. The dysmorphology assessment, therefore, could help support the decision on whether to perform a complementary investigation, such as, for instance, through karyotyping( 4 ).

Among the most frequent congenital malformations, congenital heart defects stand out, comprising structural and functional heart abnormalities present at birth, regardless of the time of diagnosis. Congenital heart defects are a heterogeneous group of lesions with varying hemodynamic consequences, requiring different follow-ups and interventions( 5 ). Studies show that the incidence of congenital heart disease can vary from four to 14 per 1,000 live births( 6 - 8 ). In Brazil, studies described a prevalence that ranges from five to 12 per 1,000 live births( 2 , 9 , 10 ). These variations can be explained by several factors, such as the occurrence of lethal defects that prevent a live birth of the fetus and the exclusion of minor cardiac defects. Studies have shown that congenital heart disease may be responsible for about 40% of all birth defects, and it is considered one of the most frequent malformations( 11 , 12 ). In Brazil, despite its great geographical extent, there are 12 specialized centers both in the diagnosis and in the treatment of patients with congenital heart defects( 13 ). The average number of cardiovascular surgeries at birth in Brazil is of approximately 23,077 procedures per year. However, the current health network is not enough for the demand and in 2002, for instance, there was a surgery deficit that reached 65%( 7 ).

Thus, congenital heart defects are an even greater public heath problem worldwide, being the leading cause of death among congenital malformations( 12 ). Severe and moderately severe heart defects account for about three to six out of every 1,000 live births and are characterized by the need for more intensive and complex surgical care( 6 , 11 , 14 ). These defects are a major cause of admission and mortality in pediatric intensive care units( 15 ). In Rio Grande do Sul, however, most intensive care units are overcrowded and often lack equipment and skilled professionals for the differential diagnosis as well as conditions for the surgical treatment of patients with congenital heart disease( 10 ). This may be due to the fact that less developed countries have other priorities related to health, including the preventions of malnutrition and promoting vaccination campaigns( 13 ).

The heart is the first organ to form in the embryo, and it is vital for the provision of oxygen and nutrients to the developing fetus( 8 ). Its formation is complex and occurs over several weeks of the embryonic life, making it very vulnerable to the occurrence of failures during its development( 15 ). Congenital heart defects are considered etiological heterogenic malformations and are poorly understood( 16 , 17 ). Only around 15-20% of cases are attributed to known causes( 5 , 18 ) and, among them, chromosomal abnormalities(17,19) stand out, which are more frequent in patients with congenital heart defects than in the general population( 16 , 20 , 21 ).

The first steps towards the development of the karyotype began with the understanding of the action of colchicine and the hypotonic treatment of the cells, which occurred in the first half of the 20th century. The determination of the correct number of chromosomes in human somatic cells (n=46) by Tjio and Levan, in 1959( 22 ), was the basis for identifying chromosomal syndromes. In 1959, Lejeune et al described the first trisomy of autosomal chromosomes in a case of Down syndrome( 23 ). Some decades later, the introduction of techniques for longitudinal staining of chromosomes, known as "banding"( 24 ), and the emergence of techniques for high chromosomal resolution( 25 ) allowed the numerical and structural chromosomal changes to be better recognized and diagnosed. As seen by its historical outline, the karyotype test is regarded as a nearly handmade examination, based on cell culture (usually blood), which has numerous steps and, therefore, it is potentially subject to faults (due, for instance, to the form of material collection), besides presenting a long duration (the results are usually obtained only a few weeks after sample collection)( 26 ).

With the development of DNA probes and the techniques of fluorescence in situ hybridization - FISH, spectral karyotyping (SKY), and comparative genomic hybridization (CGH), from the 1980s, a new concept was created, that of molecular cytogenetics( 26 , 27 ). These new techniques allowed the identification of complex and very subtle changes, such as very small deletions and duplications (microdeletions and microduplications, respectively), which may not appear in a standard cytogenetic analysis by karyotyping. Another advantage over the karyotype test is that many of these techniques may not require cell culture for analysis, which enables faster results( 26 , 28 ). These techniques have a high cost, higher than that of the karyotype, but their implementation has allowed the identification of new conditions, such as the 22q11 deletion syndrome, also known as velocardiofacial or DiGeorge syndrome, a genetic disorder closely related to congenital heart disease which, most often, escapes detection by karyotyping( 29 - 32 ).

However, despite all advances, the karyotype, even with its limitations, remains as a fundamental tool in the genetic evaluation of patients, including those with congenital heart disease. The karyotype applies mainly to those patients with minor anomalies or other major extracardiac changes. As seen, these can be markers of conditions that are often hidden, such as some syndromes. Hence the importance of the patients' dysmorphology assessment to better select the cases to be tested. In Rio Grande do Sul, the karyotype is also one of the only tests available for the evaluation of chromosomes in public health care. The state of Santa Catarina provides also CGH evaluation. Unfortunately, the availability of performing karyotype within the Brazilian National public Health System is far below the needs of the Brazilian population.

In this context, the aim of this study was to review the literature on the relationship of congenital heart defects with chromosomal abnormalities detected by the karyotype test.

Method

Several researchers evaluated, in different studies, the presence of chromosomal abnormalities detected by karyotyping in patients with congenital heart disease. Therefore, we conducted a review of the scientific articles in MEDLINE database, using the descriptors: "karyotype" OR "chromosomal" OR "chromosome" AND "heart defects, congenital". The review encompassed both retrospective and prospective studies, in which all participants had congenital heart disease. In these, there should not be a selection regarding the type of heart defect, i.e., they should involve only cardiac malformations in general. Regarding the age range of participants, only studies involving children and adolescents were included. The research was delimited to articles published in English from 1980. Older studies, conducted before this decade, present important limitations, as they were developed in a time when the evaluation of chromosomes by banding and high-resolution techniques was still inexistent. Case reports, small case series or reviews, as well as studies conducted in the prenatal period were also excluded. Once we found different studies with the same sample, we chose to include only the main study.

With the use of descriptors in MEDLINE, 2,079 scientific articles were obtained. After applying the exclusion criteria (language other than English, case reports, small case series, reviews, publications before 1980, selected samples of congenital heart disease, and studies developed during the prenatal period), there were only 13 articles.

Results and discussion

Studies that assessed the frequency of chromosomal abnormalities identified through karyotype test in patients with congenital heart disease

According to Table 1 ( 16 , 19 , 29 , 33 - 42 ), there was no study that assessed all patients of the same way. They were characterized by being, most of them, retrospective, developed in Europe, and not all patients of the samples studied underwent karyotype examination (most of the studies does not describe how many patients were assessed through this exam). We obtained only one study conducted in Latin America, in Brazil( 29 ). The sample sizes of the studies are also variable, being smaller on those developed prospectively( 29 , 36 ).

Table 1. Comparison between different studies described in the literature.

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The age of analyzed patients also varied greatly. Some studies included spontaneous abortions and stillbirths. The top age limit observed was 18 years( 38 ). As for cardiac evaluation of patients, in most studies, there was a report of echocardiography, cardiac catheterization, surgery, and autopsy. Despite the classification of syndromic or not observed in some studies, there was no data describing the performance of dysmorphologic physical examination by a clinical geneticist. The classification of patients in syndromic ranged from 10 to 25.8% of the samples analyzed(16,19,29,33-42) (Table 1).

The frequency of chromosome abnormalities detected by karyotype in patients with congenital heart disease ranged from 3 to 23% (usually around 9%)(16,19,29,33-42) (Table 1). Thus, they are present in about one in every 10 patients with congenital heart disease, i.e., their frequency is about 12 times greater among individuals with congenital heart disease than in the general population, for which the rate is one in every 120 newborns( 18 ). The major chromosomal changes observed are numeric and correspond to the additional presence or lack of a chromosome. These were the first genetic abnormalities to be described in patients with congenital heart disease( 17 ) and usually account for over 80% of the abnormalities observed( 16 , 19 , 29 , 33 - 42 ). Among them, stands out the full trisomy of chromosome 21 (+21), the main chromosome constitution observed in individuals with Down syndrome (Figure 1). Another relatively common change was the full trisomy of chromosome 18 (+18), responsible for Edwards syndrome. Recurrent, but less frequent abnormalities consisted of full trisomy 13 (Patau syndrome), chromosome X monosomy (Turner syndrome), Klinefelter syndrome, and the triploidy syndrome(16,19,29,33-42) (Table 1).

Figure 1. karyotype by GTG-banding (trypsin-Giemsa G-band) showing full trisomy of chromosome 21, compatible with Down syndrome. This is the main chromosomal abnormality observed in patients with congenital heart disease.

Figure 1

A smaller percentage of chromosomal abnormalities observed in patients with congenital heart disease consisted of structural abnormalities. The main abnormalities correspond to those with loss (deletion) or gain (duplication) of part of a chromosome. Among them, stand out the deletion of the short arm of chromosome 4 (Wolf-Hirschhorn syndrome) and of chromosome 5 (Cri-du-Chat syndrome). The isochromosome of the long arm (chromosome with loss of short arm and duplication of the long arm) of chromosome 21, less common cause of Down syndrome, was also frequently described (16,19,29,33-42) (Table 1 and Figure 2).

Figure 2. Partial karyotype by GTG-banding (trypsin-Giemsa G-band) and ideograms showing, respectively, a Robertsonian translocation between chromosomes 14 and 21 [der(14;21)], one isochromosome of the long arm (q) of chromosome 21 [i(21q)] and one partial interstitial deletion of long arm of chromosome 5 [del(5p)]. The first two forms represent changes associated with Down syndrome, and the third, to the Cri-du-Chat syndrome.

Figure 2

The chromosomal abnormalities most frequently observed and cited are characterized by having a high percentage of cardiac involvement. For instance, the frequency of congenital heart disease among individuals with Edwards and Patau syndrome ranges from 80 to 100%( 43 - 46 ). Furthermore, about 40 to 50% of patients with Down's syndrome have this defect(16,17,20) (Table 2). Another important feature is the relationship of certain chromosomal abnormalities with specific heart defects. Down syndrome, for instance, shows association with atrioventricular septal defects( 47 , 48 ); and Edwards and Patau syndromes, with septal defects, such as interventricular and atrial communication. The polyvalvular disease is also common among these individuals( 43 - 46 ). Patients with Turner syndrome have more often bicuspid aortic valve and coarctation of the aorta( 49 ). The 22q11 deletion has great association with defects involving the outflow tract of the heart (conotruncal heart defects), such as interrupted aortic arch type B, truncus arteriosus, and the tetralogy of Fallot(16,17,20,29-32) (Table 2).

Table 2. Main chromosomal abnormalities associated to cardiac malformations potentially detected through karyotype examination. Based on Marino and Digilio (2000)(20), Harris et al (2003)(16), and Fahed et al (2013)(17).

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On the other hand, some types of heart defects showed a greater association with chromosomal abnormalities (Table 3)( 50 ). Among them, we highlight the atrioventricular septal defect (frequency greater than 50%, mainly due to Down syndrome), as well as interrupted aortic arch type B, truncus arteriosus, and tetralogy of Fallot (as already mentioned, they are rather associated with 22q11 deletion) (Table 3)( 50 ). The involvement of some chromosomal regions due to deletions and duplications is well reported in the literature, according to Table 4 ( 51 ).

Table 3. Cardiac malformations and their association with chromosomal abnormalities. Adapted from Manning et al(50).

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Table 4. Regions of chromosome deletion statistically significant associated to specific heart malformations. Adapted from Brewer et al(51).

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Importance of identifying chromosomal abnormalities in patients with congenital heart disease

As already mentioned, around 15 to 20% of patients with congenital heart disease present known etiology, and chromosomal abnormalities identified by karyotype stand out( 5 , 18 ). These are common in individuals with congenital heart disease, with a frequency of 3 to 23%, which highlights the importance of karyotyping for this population( 16 , 19 , 29 , 33 - 42 ).

Individuals with chromosomal disorders usually have an aspect that is considered syndromic, i.e., they present a scenario of dysmorphias, both major and minor, associated with other disabilities (such as intellectual) and behavioral changes. These dysmorphic features can be identified through a physical examination (dysmorphologic examination) conducted by a trained professional, such as the clinical geneticist or even a pediatrician with experience. Therefore, this professional is vital for the best choice of individuals to undergo genetic evaluation by examining the karyotype.

Patients with chromosomal abnormalities often have associated extracardiac malformations, and are therefore at a higher risk of morbidity and mortality, which makes the cardiac surgery even riskier( 20 , 35 , 52 , 53 ). Moreover, such patients may require medical or surgical intensive procedures regardless of the heart disease( 37 ). Thus, in these cases, there is usually need for multidisciplinary assessment and monitoring, involving not only areas of Cardiology and Medical Genetics. It is also worth noting that some chromosomal abnormalities such as trisomy 13 (Patau syndrome) and trisomy 18 (Edwards syndrome), are associated with a very poor prognosis, and the literature discusses whether patients might actually benefit from heart surgery( 44 , 45 ). Therefore, all this information is critical for the patient's proper management and risk/prognosis assessment.

The importance of establishing an accurate diagnosis of the etiology of congenital heart disease also lies in the fact that families need genetic counseling with accurate information about the risks of recurrence( 21 ). Older studies on the recurrence of congenital heart disease suggested multifactorial inheritance( 20 ), because they simply measured familial aggregation and did not distinguish between genetic and non-genetic factors that could contribute to an increased risk to family members. In the case of chromosomal abnormalities, identification and definition are extremely important, because, depending on the abnormality observed, there may also be the need for assessment of other family members and a higher recurrence risk in the offspring. In cases of numerical abnormalities by full trisomy or total monosomy of a chromosome, there is no indication of parental karyotype assessment, because those are usually due to errors that occurred during gametogenesis. On the other hand, in cases of structural abnormalities, such as deletions and duplications, there is always an indication of parental karyotype, in order to rule out the hypothesis of one of them carrying a balanced chromosomal abnormality related to that observed in the child( 18 ).

It is worth noting, however, that the result of a traditional karyotype test does not exclude the fact that the patient might still present a syndrome. As shown previously, microscopic changes (such as microdeletions or microduplications) or gene mutations are not detected by this test. In such cases, clinical evaluation of the patient, especially by the geneticist, is essential to generate hypotheses and therefore choose appropriate tests for diagnosis.

Based on this review, authors believe that an accurate dysmorphologic examination, performed by an experienced pediatrician or by a geneticist, is rather important to indicate the karyotype in patients with congenital heart disease. This would help both to save costs with the exam and to the early identification of patients with chromosomal abnormalities, which might reflect in better supervision and genetic counseling.

Acknowledgements

We are thankful to the Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel (CAPES) for the grant received.

Footnotes

Fonte financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes)

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Cardiopatias congênitas e cromossomopatias detectadas por meio do cariótipo

Patrícia Trevisan 1, Rafael Fabiano M Rosa 2, Dayane Bohn Koshiyama 1, Tatiana Diehl Zen 1, Giorgio Adriano Paskulin 1, Paulo Ricardo G Zen 1

Abstract

OBJETIVO:

Realizar uma revisão da literatura sobre a relação das cardiopatias congênitas com anormalidades cromossômicas detectadas por meio do exame de cariótipo.

FONTES DE DADOS:

Pesquisaram-se artigos científicos no portal MEDLINE, utilizando-se os descritores "karyotype" OR "chromosomal" OR "chromosome" AND "heart defects, congenital". A pesquisa limitou-se a artigos publicados em inglês a partir da década de 1980.

SÍNTESE DOS DADOS:

As cardiopatias congênitas são um grupo de lesões etiologicamente heterogêneo e pouco compreendido. Vários pesquisadores avaliaram a presença de anormalidades cromossômicas detectadas pelo exame de cariótipo em pacientes portadores de cardiopatia congênita. Porém, a maioria dos artigos era composta de trabalhos retrospectivos desenvolvidos na Europa, nos quais nem todos os pacientes foram submetidos à avaliação cariotípica. Nesta revisão, encontrou-se apenas um estudo desenvolvido na América Latina, no Brasil. Sabe-se que anormalidades cromossômicas são frequentes, estando presentes em cerca de um em cada dez pacientes com cardiopatia congênita. Dentre as alterações observadas, destaca-se a trissomia do cromossomo 21 (síndrome de Down). Esses pacientes frequentemente apresentam malformações extracardíacas associadas e risco maior de morbidade e mortalidade, tornando a cirurgia cardíaca ainda mais arriscada.

CONCLUSÕES:

Apesar de todos os avanços ocorridos nas últimas décadas na área da citogenética, o exame de cariótipo continua sendo uma ferramenta fundamental para se avaliarem pacientes com cardiopatia congênita. O exame físico dismorfológico minucioso é de grande importância para indicar a realização do cariótipo.

Keywords: cardiopatias congênitas, cariótipo, síndrome de Down, trissomia, aberrações cromossômicas

Introdução

As malformações congênitas são detectadas em aproximadamente 3 a 5% dos recém-nascidos( 1 ), sendo que um em cada 33 possui anormalidades graves( 2 ). Malformações maiores são aquelas que causam efeito adverso na aceitabilidade social do indivíduo ou na função de um determinado órgão ou sistema( 3 ). Por outro lado, malformações menores não apresentam significado estético ou funcional para o indivíduo afetado, sendo esse um achado estrutural visto em menos de 4% da população geral. Contudo, algumas anomalias menores podem ser marcadoras externas de anomalias maiores específicas, eventualmente ocultas. Dessa maneira, a maioria das síndromes poderia ser reconhecida pelo geneticista clínico se fossem levados em consideração esses padrões de anomalias menores. O exame dismorfológico, portanto, poderia auxiliar na decisão de se realizar investigação complementar, como, por exemplo, por meio do cariótipo( 4 ).

Dentre as malformações congênitas mais frequentes, destacam-se as cardiopatias congênitas, compostas por alterações estruturais e funcionais do coração presentes ao nascer, independentemente do momento do diagnóstico. As cardiopatias congênitas são um grupo heterogêneo de lesões com consequências hemodinâmicas variadas, necessitando de diferentes seguimentos e intervenções( 5 ). Estudos demonstram que a incidência das cardiopatias congênitas pode variar de quatro a 14 por 1.000 nascidos vivos( 6 - 8 ). No Brasil, descreveu-se uma prevalência que varia de cinco a 12 por 1.000 nascidos vivos( 2 , 9 , 10 ). Essas variações podem ser explicadas por diversos fatores, como a ocorrência de defeitos letais que impossibilitam o nascimento vivo do concepto e a não inclusão de defeitos cardíacos menores. Estudos demonstram que a cardiopatia congênita pode ser responsável por cerca de 40% de todos os defeitos congênitos, sendo considerada uma das malformações mais frequentes( 11 , 12 ). No Brasil, apesar de sua grande extensão geográfica, dispõem-se de 12 centros especializados tanto no diagnóstico quanto no tratamento de pacientes com cardiopatia congênita( 13 ). A necessidade média de cirurgia cardiovascular em congênitos no Brasil é da ordem de 23.077 procedimentos por ano. Contudo, a rede de saúde instalada não é suficiente e, em 2002, por exemplo, houve um déficit de cirurgias que chegou a 65%( 7 ).

Assim, as cardiopatias congênitas ainda representam um problema maior de Saúde Pública pelo mundo, sendo a principal causa de morte entre malformações congênitas( 12 ). Defeitos cardíacos graves e moderadamente graves perfazem cerca de três a seis em cada 1.000 nascidos vivos e caracterizam-se pela necessidade de cuidados intensivos e cirúrgicos mais complexos( 6 , 11 , 14 ). Esses defeitos representam uma importante causa de admissão e de mortalidade em unidades pediátricas de tratamento intensivo( 15 ). No Rio Grande do Sul, contudo, a maioria das unidades de tratamento intensivo encontra-se superlotada e, muitas vezes, não possui equipamentos e profissionais especializados para o diagnóstico diferencial, nem condições para o tratamento cirúrgico de pacientes portadores de cardiopatia congênita( 10 ). Isso pode dever-se ao fato de que países menos desenvolvidos possuem outras prioridades relacionadas à saúde, incluindo a prevenção da desnutrição e promoção de campanhas de vacinação( 13 ).

Sabe-se que o coração é o primeiro órgão a ser formado no embrião, sendo fundamental para o provimento de oxigênio e nutrientes para o desenvolvimento fetal( 8 ). Sua formação é complexa e ocorre durante diversas semanas da vida embrionária, tornando-o vulnerável à ocorrência de falhas no desenvolvimento( 15 ). As cardiopatias congênitas são consideradas malformações etiologicamente heterogêneas e pouco compreendidas( 16 , 17 ). Apenas cerca de 15-20% dos casos são atribuídos a causas conhecidas( 5 , 18 ) e, dentre elas, destacam-se as anormalidades cromossômicas( 17 , 19 ), que são mais frequentes em pacientes com cardiopatia congênita do que na população em geral( 16 , 20 , 21 ).

Os primeiros passos para o desenvolvimento do cariótipo começaram a ser dados com o entendimento da ação da colchicina e do tratamento hipotônico sobre as células, ocorridos na primeira metade do século 20. A determinação do número correto de cromossomos humanos nas células somáticas (n=46) por Tjio e Levan, em 1959( 22 ), foi a base para se identificarem as síndromes cromossômicas. Em 1959, Lejeune et al descreveram a primeira trissomia de cromossomos autossômicos, em um caso de síndrome de Down( 23 ). Algumas décadas depois, a introdução das técnicas de coloração longitudinal dos cromossomos, conhecidas como "bandamento"( 24 ), e o surgimento das técnicas de alta resolução cromossômica( 25 ) fizeram com que as alterações cromossômicas numéricas e estruturais passassem a ser mais bem reconhecidas e diagnosticadas. Como visto pela sua descrição histórica, o cariótipo é um exame considerado quase artesanal, baseado no cultivo de células (usualmente do sangue), que possui inúmeras etapas e, por isso, é potencialmente sujeito a falhas (devido, por exemplo, à forma de coleta do material), além de os resultados serem obtidos algumas semanas depois da coleta do exame( 26 ).

Com o desenvolvimento das sondas de DNA e das técnicas de hibridização in situ fluorescente (fluorescence in situ hybridization - FISH), cariotipagem espectral (SKY) e hibridização genômica comparativa (CGH), a partir da década de 1980, criou-se um novo conceito, o da citogenética molecular( 26 , 27 ). Essas novas técnicas possibilitaram a identificação de alterações complexas e sutis, como deleções e duplicações muito pequenas (microdeleções e microduplicações, respectivamente), que podem escapar à análise cromossômica padrão por meio do cariótipo. Outra vantagem em relação ao exame de cariótipo é que muitas delas podem não necessitar de cultivo celular para análise, agilizando os resultados( 26 , 28 ). Essas técnicas apresentam alto custo, superior ao do cariótipo, porém sua implementação permitiu a identificação de novas condições, como a síndrome de deleção 22q11, também conhecida como síndrome velocardiofacial ou DiGeorge, uma doença genética bastante relacionada às cardiopatias congênitas e que, na maioria das vezes, escapa à detecção por meio do cariótipo( 29 - 32 ).

Contudo, apesar de todos os avanços, o cariótipo, mesmo com suas limitações, continua a ser uma ferramenta fundamental na avaliação genética dos pacientes, incluindo aqueles com cardiopatia congênita. O cariótipo se aplica principalmente àqueles pacientes que apresentam anomalias menores ou outras alterações maiores extracardíacas. Como visto, estas podem ser marcadoras de condições eventualmente ocultas, como algumas síndromes. Daí a importância da avaliação dismorfológica para melhor selecionar os casos a serem testados. Em nosso meio, o cariótipo também é um dos únicos exames de avaliação dos cromossomos disponível na rede pública de atendimento em saúde, o Sistema Único de Saúde (SUS). O Estado de Santa Catarina disponibiliza também a avaliação por meio da CGH. Infelizmente, a disponibilidade de realização de cariótipo no âmbito do SUS é muito aquém das necessidades da população brasileira.

Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão da literatura sobre a relação das cardiopatias congênitas com anormalidades cromossômicas detectadas por meio do exame de cariótipo.

Método

Vários pesquisadores avaliaram, em diferentes estudos, a presença de anormalidades cromossômicas detectadas por meio do exame de cariótipo em pacientes portadores de cardiopatia congênita. Assim, realizou-se uma revisão dos artigos científicos presentes no portal MEDLINE, utilizando-se os descritores: "karyotype" OR "chromosomal" OR "chromosome" AND "heart defects, congenital". A revisão englobou estudos tanto retrospectivos quanto prospectivos, nos quais todos os participantes eram portadores de cardiopatia congênita. Nestes, não deveria haver seleção quanto ao tipo de defeito cardíaco, ou seja, deveriam envolver somente malformações cardíacas em geral. Quanto à faixa etária dos participantes, incluíram-se apenas estudos que envolveram crianças e adolescentes. A pesquisa delimitou-se a artigos publicados em inglês a partir da década de 1980. Estudos mais antigos, realizados antes dessa década, apresentam importantes limitações, pois foram desenvolvidos em uma época em que ainda não existia a avaliação dos cromossomos por técnicas de bandamento e de alta resolução e, por isso, foram excluídos da análise. Excluíram-se também relatos de caso, pequenas séries de caso ou revisões, bem como estudos desenvolvidos no período pré-natal. Diante de diferentes pesquisas desenvolvidas com a mesma amostra, optou-se por incluir apenas o estudo principal.

Com a utilização dos descritores no portal MEDLINE, obtiveram-se 2.079 artigos científicos. Após a aplicação dos critérios de exclusão (idioma diferente do inglês, relatos de caso, pequenas séries de caso, revisões, publicações antes de 1980, amostras selecionadas de cardiopatia congênita e estudos desenvolvidos no período pré-natal), restaram apenas 13 artigos.

Estudos que avaliaram a frequência de anormalidades cromossômicas identificadas por meio do exame de cariótipo em pacientes com cardiopatia congênita

Conforme a Tabela 1 ( 16 , 19 , 29 , 33 - 42 ), não houve um estudo que avaliou todos os pacientes do mesmo modo. Estes se caracterizaram por serem, na sua maioria, retrospectivos, desenvolvidos na Europa e nem todos os pacientes das amostras estudadas foram submetidos à avaliação cariotípica (a maioria não descreve quantos pacientes foram avaliados por meio desse exame). Obteve-se apenas um estudo desenvolvido na América Latina, no caso, no Brasil( 29 ). Os tamanhos amostrais dos trabalhos também são variáveis, sendo menores naqueles desenvolvidos prospectivamente( 29 , 36 ).

Tabela 1. Comparação entre os diferentes estudos descritos na literatura mundial.

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A idade dos pacientes em avaliação também variou bastante. Alguns estudos incluíram abortamentos espontâneos e natimortos. O limite superior de idade observado foi de 18 anos( 38 ). Quanto à avaliação cardiológica dos pacientes, na maioria dos trabalhos, houve a descrição de ecocardiografia, cateterismo cardíaco, cirurgia e autópsia. Apesar da classificação de sindrômico ou não observada em alguns trabalhos, não foram recuperados dados que descrevessem a realização de exame físico dismorfológico por um geneticista clínico. A classificação dos pacientes em sindrômicos variou de 10 a 25,8% das amostras analisadas(16,19,29,33-42) (Tabela 1).

A frequência de anormalidades cromossômicas detectadas por meio do cariótipo em pacientes com cardiopatia congênita variou de 3 a 23% (em geral, em torno de 9%)(16,19,29,33-42) (Tabela 1). Assim, elas estão presentes em cerca de um em cada 10 pacientes com cardiopatia congênita, ou seja, sua frequência é cerca de 12 vezes maior entre indivíduos com cardiopatia congênita do que na população em geral, na qual a frequência é de em um em cada 120 recém-nascidos( 18 ). As principais alterações cromossômicas observadas são numéricas e correspondem à presença adicional ou à falta de um cromossomo. Estas foram as primeiras anormalidades genéticas a serem descritas em pacientes com cardiopatia congênita( 17 ) e usualmente correspondem a mais de 80% das anormalidades observadas( 16 , 19 , 29 , 33 - 42 ). Dentre elas, destaca-se a trissomia livre do cromossomo 21 (+21), a principal constituição cromossômica observada em indivíduos com síndrome de Down (Figura 1). Outra alteração relativamente comum foi a trissomia livre do cromossomo 18 (+18), responsável pela síndrome de Edwards. Anormalidades recorrentes, mas menos frequentes, consistiram da trissomia livre do cromossomo 13 (síndrome de Patau), da monossomia do cromossomo X (síndrome de Turner), da síndrome de Klinefelter e da triploidia(16,19,29,33-42) (Tabela 1).

Figura 1. Cariótipo por bandas GTG (banda G por tripsina e Giemsa) evidenciando trissomia livre do cromossomo 21, compatível com síndrome de Down. Essa é a principal anormalidade cromossômica observada entre pacientes com cardiopatia congênita.

Figura 1

Um percentual menor das alterações cromossômicas verificadas em pacientes com cardiopatia congênita consistiu de anormalidades estruturais. As principais anormalidades correspondem àquelas com perda (deleção) ou ganho (duplicação) de parte de um cromossomo. Dentre elas, destacam-se a deleção do braço curto do cromossomo 4 (síndrome de Wolf-Hirschhorn) e do cromossomo 5 (síndrome do Cri-du-Chat). O isocromossomo do braço longo (cromossomo com perda do braço curto e duplicação do longo) do cromossomo 21, causa menos comum de síndrome de Down, também foi frequentemente descrito(16,19,29,33-42) (Tabela 1 e Figura 2).

Figura 2. Cariótipo parcial por bandas GTG (banda G por tripsina e Giemsa) e ideogramas evidenciando, respectivamente, uma translocação Robertsoniana entre os cromossomos 14 e 21 [der(14;21)], um isocromossomo do braço longo (q) do cromossomo 21 [i(21q)] e uma deleção parcial e intersticial do braço curto do cromossomo 5 [del(5p)]. As duas primeiras alterações representam formas associadas à síndrome de Down e a terceira, à síndrome do Cri-du-Chat.

Figura 2

As anormalidades cromossômicas mais frequentemente observadas e citadas caracterizam-se por apresentar alto percentual de acometimento cardíaco. Por exemplo, a frequência de cardiopatias congênitas entre indivíduos com síndrome de Edwards e de Patau varia de 80 a 100%( 43 - 46 ). Além disso, cerca de 40 a 50% dos pacientes com síndrome de Down possuem essa malformação(16,17,20) (Tabela 2). Outra característica importante é a relação de certas anormalidades cromossômicas com defeitos cardíacos específicos. A síndrome de Down, por exemplo, apresenta associação com defeitos do septo atrioventricular( 47 , 48 ); as síndromes de Edwards e de Patau, com defeitos septais, como a comunicação interventricular e a comunicação atrial. A doença polivalvular é também comum entre esses indivíduos( 43 - 46 ). Pacientes com síndrome de Turner apresentam mais frequentemente válvula aórtica bicúspide e coarctação de aorta( 49 ). A deleção 22q11 possui grande associação com defeitos que envolvem as vias de saída do coração (conotruncais), como a interrupção do arco aórtico do tipo B, o truncus arteriosus e a tetralogia de Fallot(16,17,20,29-32) (Tabela 2).

Tabela 2. Principais anormalidades cromossômicas associadas com malformações cardíacas potencialmente detectadas por meio do exame de cariótipo.

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Por outro lado, alguns tipos de defeitos cardíacos apresentaram maior associação com anormalidades cromossômicas (Tabela 3)( 50 ). Dentre eles, destacam-se o defeito de septo atrioventricular (frequência superior a 50%, devido, principalmente, à síndrome de Down), bem como a interrupção do arco aórtico do tipo B, o truncus arteriosus e a tetralogia de Fallot (como já citado, são bastante associados à deleção 22q11) (Tabela 3)( 50 ). O acometimento de algumas regiões cromossômicas em decorrência de deleções e duplicações é bem relatado na literatura, conforme a Tabela 4 ( 51 ).

Tabela 3. Malformações cardíacas e suas associações com alterações cromossômicas.

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Tabela 4. Regiões de deleção cromossômica estatisticamente significantes associadas com malformações cardíacas congênitas específicas.

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Importância da identificação de anormalidades cromossômicas em pacientes com cardiopatia congênita

Como visto, cerca de 15 a 20% dos pacientes com cardiopatias congênitas apresentam etiologia conhecida, destacando-se as alterações cromossômicas identificadas por meio do cariótipo( 5 , 18 ). Estas são comuns em indivíduos portadores de cardiopatia congênita, com frequência de 3 a 23%, o que salienta a importância do cariótipo para essa população( 16 , 19 , 29 , 33 - 42 ).

Indivíduos portadores de cromossomopatia usualmente apresentam um aspecto considerado sindrômico, ou seja, possuem um quadro de dismorfias, tanto menores quanto maiores, associado a outras deficiências (como intelectual) e alterações comportamentais. Essas dismorfias podem ser identificadas por meio de um exame físico (exame dismorfológico) realizado por um profissional treinado, como o geneticista clínico ou mesmo um pediatra com experiência. Assim, esse profissional é fundamental para a melhor escolha dos indivíduos a serem submetidos à avaliação genética por meio do exame de cariótipo.

Pacientes portadores de anormalidade cromossômica frequentemente apresentam malformações extracardíacas associadas, possuindo, assim, maior risco de morbidade e de mortalidade, o que torna a cirurgia cardíaca mais arriscada( 20 , 35 , 52 , 53 ). Além disso, tais pacientes podem necessitar de procedimento cirúrgico ou intensivo clínico independentemente da doença cardíaca( 37 ). Assim, nesses casos, usualmente há necessidade de avaliação e acompanhamento multidisciplinar, envolvendo não só as áreas da Cardiologia e da Genética Médica. Cabe ressaltar também que algumas anormalidades cromossômicas, como a trissomia do cromossomo 13 (síndrome de Patau) e a trissomia do cromossomo 18 (síndrome de Edwards), são associadas a um prognóstico bastante grave, discutindo-se na literatura se tais pacientes poderiam de fato se beneficiar do tratamento cirúrgico do coração( 44 , 45 ). Assim, todas essas informações são fundamentais para o adequado manejo e avaliação de riscos/prognóstico dos pacientes.

A importância de se estabelecer um diagnóstico preciso para a etiologia da cardiopatia congênita reside também no fato de que as famílias necessitam de aconselhamento genético com informação acurada sobre os riscos de recorrência( 21 ). Estudos mais antigos sobre a recorrência da doença cardíaca congênita sugeriam herança multifatorial( 20 ), pois simplesmente mensuravam a agregação familiar e não distinguiam entre os fatores genéticos e não genéticos que poderiam contribuir para um risco aumentado aos familiares. No caso das alterações cromossômicas, sua identificação e definição são extremamente importantes, pois, dependendo do tipo de anormalidade observada, pode haver necessidade de avaliação também de outros membros da família e um risco aumentado de recorrência para a prole. Nos casos de anormalidades numéricas por trissomia livre ou mesmo monossomia total de um cromossomo, não existe indicação de avaliação cariotípica dos pais, pois usualmente são decorrentes de erros ocorridos durante a gametogênese. Por outro lado, nos casos de anormalidades estruturais, como deleções e duplicações, sempre há indicação de cariótipo dos pais, a fim de excluir a hipótese de algum deles ser portador de alteração cromossômica equilibrada relacionada àquela observada na criança( 18 ).

Cabe ressaltar, contudo, que o resultado de um exame de cariótipo normal não exclui o fato de que o paciente ainda pode apresentar uma síndrome. Como mostrado anteriormente, alterações microscópicas (como microdeleções ou microduplicações) ou mutações gênicas não são detectadas por meio desse exame. Nesses casos, a avaliação clínica do paciente, especialmente pelo médico geneticista, é fundamental para gerar hipóteses e, consequentemente, escolher os exames apropriados para o diagnóstico.

Com base nesta revisão, os autores acreditam que o exame físico dismorfológico minucioso, realizado por um pediatra experiente ou por um geneticista, seja muito importante para indicar a realização do cariótipo em pacientes com cardiopatia congênita. Isso ajudaria tanto a poupar custos com a realização do exame quanto a identificar precocemente pacientes portadores de anormalidades cromossômicas, o que poderia se refletir em melhor manejo e aconselhamento genético.

Agradecimentos

Agradecemos à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela bolsa de estudos recebida.

Footnotes

Fonte financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes)


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