BÀI 11 ĐỘNG học và VAI TRÒ của hCG

- hCG hoạt động trên các tế bào trực tiếp tiếp xúc với nguyên bào nuôi gây ra những thay đổi trong cấu trúc thành mạch các mạch máu xoắn ốc, đảm bảo màng rụng hóa… là các biến đổi quan t

BÀI 11 ĐỘNG HỌC VÀ VAI TRÒ CỦA hCG

A MỤC TIÊU BÀI HỌC

1 Trình bày cấu trúc và cơ chế tác dụng của hCG;

2 Trình bày vai trò của βhCG trong sự phát triển giai đoạn sớm của thai kỳ;

3 Trình bày động học của βhCG trong thai kỳ bình thường;

4 Trình bày động học của βhCG trong một số thai kỳ bất thường

I CẤU TRÚC VÀ CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA hCG

Human Chorionic Gonadotropin (hCG) là một hormon hướng tuyến sinh dục (gonadotrope), có nguồn gốc chủ yếu từ các hội bào nuôi của rau thai (chorionic) Một lượng rất nhỏ hCG được sản xuất từ tuyến yên, gan, đại tràng (1)

1 Cấu tạo và cấu trúc phân tử của hCG

hCG là một glycoprotein chứa 237 amino acids với trọng lượng phân tử 36700

Da Đây là một hormon có chứa nhiều liên kết carbonhydrate nhất trong các hormon

ở loài người hCG được cấu tạo từ 2 tiểu đơn vị α và β 2 tiểu đơn vị này được tổng hợp từ 2 nhóm gene khác nhau, nằm trên 2 nhiễm sắc thể (NST) khác nhau với biểu hiện gene độc lập

Tiểu đơn vị α của hCG gồm 92 acid amin được mã hóa bởi một gene duy nhất

nằm trên NST số 6, là tiểu đơn vị chung cho nhiều hormon glycoprotein khác của tuyến yên như FSH, LH và TSH

Tiểu đơn vị β của hCG gồm 145 acid amin được mã hóa bởi nhiều gene khác

nhau trên NST số 19 có cấu tạo gần giống tiểu đơn vị β của LH Người ta tin rằng

LH và hCG có chung một thụ thể (LH – Chorionic Gonadotropin receptor LHCGR) nên có thể có cùng chung một tác dụng

Hình 1: Cấu trúc phân tử của LH và hCG Nguồn: Surveen Ghumman (2015), Principles and Practice of Controlled Ovarian Stimulation in ART

Tuy nhiên, tiểu đơn vị βhCG vẫn có những đặc thù, đó là phần kéo dài C tận (C-terminal tail) giúp cho thời gian bán hủy của hCG kéo dài hơn so với LH và có thể là nguyên nhân dẫn đến các tác dụng khác LH trên LHCGR

Thời gian bán hủy T/2 của hCG khoảng 36 giờ trong khi T/2 của LH chỉ khoảng

20 phút, điều này cho phép hCG duy trì được hoạt tính sinh học của nó trong một thời gian dài

Hai tiểu đơn vị α và β liên kết chặt chẽ với nhau bằng cầu nối polypeptid và hCG chỉ thể hiện hoạt tính sinh học khi ở trạng thái kết hợp đầy đủ Sau khi được tổng hợp riêng rẽ các tiểu đơn vị này sẽ được chuyển về bộ máy Golgi để lắp ghép thành hCG hoàn chỉnh Tùy theo mức độ biểu hiện khác biệt của gene α và các gene

β mà chúng ta có thể có các thành phần dôi ra không được sử dụng sẽ lưu hành trong máu dưới dạng tự do, bất hoạt Các cầu nối polypeptid có thể bị đứt gẫy khiến cho phân tử hCG bị phân ly, thoái giáng tạo thành nhiều dạng hCG khác nhau lưu hành trong huyết tương, và có thể xuất hiện trong nước tiểu Tùy vào từng mục đích mà người ta chọn khảo sát dạng nào của hCG trong huyết thanh hay nước tiểu

Hình 2: Cấu trúc và trọng lượng phân tử của các dạng hCG do rau thai tiết ra

và hiện diện trong các mẫu huyết thanh và nước tiểu

Nguồn: Cole L Clin Chem 1977

Non-nicked hCG: hCG toàn phần không đứt gẫy; nicked hCG: hCG toàn phần đứt gẫy; free α-hCG: α-hCG tự do; free hCG: hCG tự do; non-nick free hCG:

β-hCG tự do không đứt gẫy; nicked free β-β-hCG: β-β-hCG tự do, đứt gẫy, βcore fragment: mảnh vỡ lõi βhCG

Pearl:

- hCG là một glycoprotein gốm 2 tiểu đơn vị α và β kết hợp với nhau bằng cầu nối polypeptid, chỉ có hoạt tính ở dạng kết hợp

- Cấu tạo của hCG rất giống LH, và có chung recetor LHCGR, tuy nhiên tiểu đơn vị βhCG vẫn có đặc thù, và tạo nên đặc tính sinh học cho hCG

- T/2 của hCG là 36 giờ trong khi T/2 của LH là 20 phút Điều này cho phép hCG duy trì hoạt tính sinh học của nó trong thời gian dài

- Phân tử hCG có thể tổn tại ở nhiều dạng khác nhau trong huyết tương và nước tiểu, tùy vào mục đích mà người ta lựa chọn khảo sát dạng nào

2 Cơ chế tác dụng của hCG

- Thụ thể của hCG

Tương tự với thụ thể của các gonadotropin khác, thụ thể của hCG là thụ thể màng kiểu G protein-coupled receptors (GPCR)

GPCR là kiểu thụ thể với phần đầu N-tận nằm ngoài tế bào, phần thân có dạng rắn bò xuyên màng nhiều lần và phần C tận nằm trong màng tế bào GPCR, như tên gọi của nó, tác động bằng cách bắt cặp với G protein, một protein nằm lân cận khu vực C-tận của GPCR

Khi ligand đến gắn vào cấu trúc N tận, nó gây ra các biến đổi tại vùng xuyên màng, dẫn đến kích hoạt cấu trúc C-tận Cấu trúc C-tận bị kích hoạt chiêu mộ G protein, G protein bị kích hoạt sẽ gây ra một loạt phản ứng bên trong bào tương Như đã nói ở trên, LH và hCG chia nhau cũng một thụ thể gọi là LHCGR Về mặt cấu tạo LHCGR có phần N-tận bên ngoài tế bào lớn (340aa) cho phép thụ thể này gắn vào một ligand lớn như glycoprotein Phần N-tận gắn với hormon tương ứng với exon 10 của LHCGR Bình thường exon 10 tạo ra cấu trúc bậc 4 của đầu N-tận cho phép cả LH và hCG gắn vào Tuy nhiên, khi giải trình tự gen của LHCGR cho thấy tổn tại nhiều biến thể khác nhau của receptor này, các đột biến trên exon

10 làm thay đổi cấu trúc bậc 4 của N-tận làm cho đầu này không nhận diện được cả

2 ligand là LH và hCG nữa mà chỉ gắn với hoặc LH hoặc hCG

Hình 3: Đột biến mất exon 10 chỉ nhận ligand là hCG, đột biến gẫy exon 10

chỉ tiếp nhận ligan là LH Nguồn: Grzesik P Front Endocrinol, 22 September 2015

Hệ quả là khi gắn với các ligand

khác nhau, sẽ tạo ra các đáp ứng

khác nhau

Hình 4.-Khi ligand là LH, tế bào

đáp ứng chủ yếu qua con đường

PIP3/AKT hay Protein Kinase

C/ERK

- Khi ligand là hCG, tế bào đáp

ứng chủ yếu qua AMPc và Protein

Kinase A

( Nguồn: Janet Choi, Johan

Smizt Mol Cell Endocrin March

2014)

Do tiểu đơn vị βhCG được mã hóa bởi 6 gene khác nhau nên nó có các biến thể khác nhau Các biến thể của hCG cũng gây ra các đáp ứng khác nhau khi gắn vào thụ thể GPCR

Pearl:

- Thụ thể của hCG là thụ thể màng kiểu GPCR

- hCG và LH chia nhau thụ thể LHCGR với vùng N-tận tương hợp cho gắn kết với cả LH và hCG, tuy nhiên đột biến exon làm thay đổi cấu trúc bậc 4 của N-tận làm cho GPCR chỉ đáp ứng với 1 loại ligand hoặc LH hoặc hCG từ đó dẫn

đến các đáp ứng khác nhau

- Các biến thể khác nhau của hCG cũng gây các đáp ứng khác nhau

II VAI TRÒ CỦA βhCG TRONG GIAI ĐOẠN SỚM CỦA THAI KỲ

Ngày thứ 10 sau thụ tinh, hội bào nuôi đã phá vỡ các mạch máu xoắn ốc của nội mạc, tiếp xúc trực tiếp với máu mẹ, từ đó sản xuất những phân tử hCG đầu tiên

đi vào tuần hoàn của mẹ Sự hiện diện của hCG là bằng chứng hiện diện của nguyên bào nuôi, là bằng chứng của hoạt động làm tổ của trứng đã thụ tinh và là bằng chứng sinh hóa của thai kỳ Khi thai được 5 tuần tuổi, hCG được sản xuất bởi cả nguyên bào nuôi và hội bào nuôi đến khi nồng độ hCG đạt đỉnh trong máu mẹ thì chỉ có hội bào nuôi sản xuất hCG

- hCG phản ánh hoạt động của lá nuôi chứ không phải là phôi thai Sự diễn biến của hCG là chỉ điểm quan trọng khi lá nuôi có hoạt năng bất thường hoặc cá bệnh lý

lá nuôi

- hCG hoạt động trên các tế bào trực tiếp tiếp xúc với nguyên bào nuôi gây ra những thay đổi trong cấu trúc thành mạch các mạch máu xoắn ốc, đảm bảo màng rụng hóa… là các biến đổi quan trọng trong phát triển phôi thai ngoài ra còn thúc đẩy sự phát triển của chất nền nội mạc tử cung, tăng tạo mạch để hỗ trợ phôi làm tổ trong giai đoạn đầu

- hCG có hoạt tính hướng sinh dục và có cấu tạo giống LH nên trong thai kỳ, hCG có thể thay thế LH để đảm nhận nhiệm vụ của LH Nếu trong một chu kỳ không

có thai sự ly giải hoàng thể sẽ bắt đầu xảy ra vào ngày 11 sau khi phóng noãn Trong chu kỳ có thai, sự có mặt của hCG khi LH giảm sút sẽ giúp hoàng thể được duy trì

và phát triển thành hoàng thể thai nghén, duy trì trong tam cá nguyệt thứ nhất, tiếp tục sản xuất các steroid sinh dục, đặc biệt là progesteron để duy trì thai kỳ

- Ngoài ra chức năng khác của hCG được biết đến là kích thích tuần hoàn thai nhi sản xuất ra testosteron Tại thời điểm thai nhi biệt hóa giới tính, hCG như một đỉnh LH thúc đẩy tế bào Leydig tổng hợp testosteron để biệt hóa giới tính nam Ngoài

ra, người ta cũng tìm thấy thụ thể LH trên cơ trơn tử cung, hCG cũng kích thích hoàng thể sản xuất ra relaxin giúp giảm co thắt cơ trơn tử cung

Pearl:

- hCG là bằng chứng của hiện thượng làm tổ, là dấu hiệu của có thai sinh hóa

- hCG phản ánh hoạt động của lá nuôi, là chất chỉ điểm quan trọng khi có sự bất

thường hoạt năng lá nuôi

- hCG có tác động thúc đẩy sự xâm nhập của nguyên bào nuôi và tái cấu trúc

mạch máu màng rụng

- Chức năng quan trọng của hCG là đóng vai trò như LH cứu hoàng thể khỏi sự chết theo chương trình và phát triển duy trì hoàng thể thai nghén tiết steroid để

duy trì thai kỳ

III ĐỘNG HỌC CỦA hCG TRONG THAI KỲ BÌNH THƯỜNG

Ở thai kỳ bình thường có thể phát hiện βhCG sau đỉnh LH 9 – 10 ngày, tức ngày thứ 8 sau phòng noãn và chỉ 1 ngày sau khi phôi làm tổ bằng các kỹ thuật sinh hoạc phân tử

Trước tuần thứ 6, nồng độ βhCG sẽ tăng gấp đôi mỗi 2 ngày và đạt đỉnh ở tuần

8 – 10, có thể vào khoảng 100.00mUI/ml Sau đó nồng độ βhCG sẽ giảm dần và đạt cực tiểu tại thời điểm 16-20 tuần còn khoảng 5.000 – 10.000mUI/ml rồi giữ ổn định

ở mức này đến cuối thai kỳ, sau thời kỳ hậu sản không còn phát hiện βhCG trong huyết thanh Sự biến đổi của βhCG trong huyết tương của mẹ cũng tương ứng với sự biến đổi βhCG trong nước tiểu Chú ý rằng sự thay đổi nồng độ βhCG trong nước tiểu không phụ thuộc vào thời điểm trong ngày mà phụ thuộc vào lưu lượng nước tiểu

Hình 5: Sự thay đổi của nồng độ βhCG trong thai kì

Theo dõi diễn biến nồng độ βhCG có thể dự đoán được tình trạng thai và các bệnh lý của thai kỳ Nồng độ βhCG qua cao phản ánh bệnh lý nguyên bào nuôi, tình trạng đa thai, ngược lại βhCG quá thấp hoặc gia tăng không phù hợp với dự đoán gợi ý một thai kỳ thất bại sớm kể cả chửa ngoài tử cung

- Thông thường khi βhCG đạt mức 1500mUI/ml có thể thấy được túi thai trong buồng tử cung qua đầu dò âm đạo

- Khi βhCG trên 4000 mUI/ml trên siêu âm có thể thấy được hình ảnh phôi thai với hoạt động tim phôi

- Khi βhCG đạt mức 5000-6000 mUI/ml có thể nhìn thấy hình ảnh túi thai qua siêu âm đầu dò bụng

Một giá trị của βhCG đơn lẻ không thể xác định và tiên lượng được tình trạng thai mà phải dựa vào động học của βhCG hoặc thời gian tăng gấp đôi của βhCG trong huyết thanh mẹ

Trong 3 tháng đầu thai kỳ bình thường, βhCG tăng theo hàm số mũ Ở thời điểm trứng thụ tinh đến làm tổ, βhCG tăng gấp đôi từ 1 – 2 ngày, tại thời điểm 8 tuần βhCG tăng gấp đôi mỗi 3- 5 ngày Trong vài tuần đầu khi thai phát triển bình thường trong tử cung, 66% trường hợp βhCG tăng gấp đôi trong mỗi 2 ngày và không bao giờ tăng dưới 53% mỗi 2 ngày

Tuy nhiên nếu chỉ dựa vào động học hCG thì khả năng tầm soát các thai kỳ bất thường bị hạn chế, nhất là đối với chửa ngoài tử cung Hiện nay các tiến bộ trong nhận thức về chẩn đoán hình ảnh đã cho phép đưa vào một khái niệm mới hơn trong phân tích diễn giải kết quả βhCG huyết thanh – “ NGƯỠNG PHÂN ĐỊNH”

Ngưỡng phân định là giá trị βhCG mà tại đó nếu không quan sát được hình ảnh thai trong tử cung trên siêu âm thì có thể chắc rằng không hiện diện đơn thai sống khỏe mạnh trong tử cung

Ngưỡng βhCG thường dùng là 1500-2000 mUI/ml để có thể thấy túi đơn thai trong tử cung và 3000mUI/ml đối với song thai

Pearl:

- hCG có thể được tìm thấy trước khi chậm kinh, đạt đỉnh sau 8-10 tuần và giảm

dần

- Trong 3 tháng đầu thai kỳ bình thường, βhCG tăng theo hàm số mũ, 66% trường hợp βhCG tăng gấp đôi trong mỗi 2 ngày và không bao giờ tăng dưới

53% mỗi 2 ngày

- Ngưỡng phân định của βhCG thường là 1500-2000 mUI/ml để có thể thấy túi đơn thai trong tử cung và 3000mUI/ml đối với song thai Nếu ở ngưỡng này nếu không quan sát được hình ảnh thai trong tử cung trên siêu âm thì có thể chắc rằng không hiện diện đơn thai sống khỏe mạnh trong tử cung

IV ĐỘNG HỌC βhCG TRONG MỘT SỐ THAI KỲ BẤT THƯỜNG

Hình 6: Thay đổi của βhCG trong một số thai kì bất thường

Hydatidiform mole: Chửa trứng; Etopic Pregnancy: chửa ngoài tử cung; Fetal death: thai chết

1 Sảy thai, thai chết lưu:

βhCG được các hội bào nuôi và nguyên bào nuôi tiết ra, thể hiện hoạt năng của

lá nuôi, khi sảy thai hoặc thai chết, lá nuôi không thể sản xuất βhCG, cùng với sự đào thải của βhCG trong máu khiến nồng độ βhCG huyết thanh giảm dần

Sau khi sảy thai tự nhiên βhCG huyết thanh sẽ giảm ít nhất 21 – 35% mỗi 2 ngày Cần lưu ý rằng βhCG càng thấp (<1500mUI/ml) thì tốc độ đào thải khỏi máu mẹ sẽ chậm hơn

2 Chửa ngoài tử cung

Chửa ngoài tử cung được định nghĩa là khi trứng đã thụ tinh làm tổ bên ngoài buồng tử cung, 95% làm tổ ở vòi tử cung

Với vị trí làm tổ không thuận lợi, sự phát triển và hoạt động chế tiết của gai rau không được đảm bảo, dẫn đến sự biến thiên của βhCG huyết thành khác với một thai

kỳ bình thường Nếu so sánh nồng độ hCG huyết thanh ở cùng một tuổi thai giữa người bị chửa ngoài tử cung và với một người mang thai bình thường thì khoảng 85% trường hợp chửa ngoài tử cung có βhCG huyết thanh thấp hơn ở thai kỳ bình thường Tuy nhiên nếu chỉ dựa vào một kết quả định lượng hCG không thể giúp chẩn đoán xác định chửa ngoài tử cung vì không thể xác định chính xác ngày rụng trứng

và ngày thụ tinh Ngay cả khi biết được ngày rụng trứng thì 2,5% trường hipwj thai bình thường trong tử cung cũng có βhCG huyết thanh thấp, hơn nữa βhCG huyết thanh thấp cũng gặp trong trường hợp sảy thai với các mức độ khác nhau

hCG không đứt gẫy và βhCG tự do huyết thanh được định lượng trong mộ nhóm lớn các thai phụ mang thai giai đoạn sớm có các triệu chứng của chửa ngoài

tử cung cho thấy nồng độ hCG không đứt gẫy và βhCG tự do huyết thanh ở nhóm chửa ngoài tử cung và sảy thai thấp hơn hẳn so với nhóm có thai sống bình thường tuy nhiên mức hCG mỗi cá thể khác nhau và không thể thiết lập được ngưỡng cắt

Vì vậy người ta dựa vào khái niệm về sự tiến triển của nồng độ βhCG huyết

thanh là khái niệm cốt lõi trong chẩn đoán sớm chửa ngoài tử cung

Trong 3 tháng đầu thai kỳ bình thường, βhCG tăng theo hàm số mũ Ở thời điểm trứng thụ tinh đến làm tổ, βhCG tăng gấp đôi từ 1 – 2 ngày, tại thời điểm 8 tuần βhCG tăng gấp đôi mỗi 3- 5 ngày Trong vài tuần đầu khi thai phát triển bình thường trong tử cung, 66% trường hợp βhCG tăng gấp đôi trong mỗi 2 ngày và không bao giờ tăng dưới 53% mỗi 2 ngày

Vì vậy nếu βhCG huyết thành không tăng được đến 53% mỗi 2 ngày thì nên nghĩ đến khả năng có thai trong tử cung với một diễn biến bất thường hoặc chửa ngoài tử cung

Sau khi sảy thai tự nhiên βhCG huyết thanh sẽ giảm ít nhất 21 – 35% mỗi 2 ngày vì vậy nếu βhCG huyết thanh giảm chậm không được đến 20% mỗi hai ngày thì khả năng là chửa ngoài tử cung

Tuy nhiên nếu chỉ dựa vào động học hCG thì khả năng tầm soát thai ngoài tử cung vẫn bị hạn chế vì động học hCG của chửa ngoài tử cung rất biến động Khoảng 50% trường hợp chửa ngoài tử cung có βhCG huyết thanh tăng và 50% còn lại có βhCG huyết thanh giảm Ngoài ra 71 % trường hợp βhCG huyết thanh tăng chậm hơn so với thai sống trong tử cung và giảm chậm hơn mức giảm ở thai đã sảy

Vì vậy người ta dùng đến ngưỡng phân định của nồng độ hCG và hình ảnh học

trên siêu âm là khái niệm cốt lõi thứ 2 để chẩn đoán sớm chửa ngoài tử cung

Ngưỡng phân định của βhCG thường là 1500-2000 mUI/ml để có thể thấy túi đơn thai trong tử cung và 3000mUI/ml đối với song thai Khi không thấy hình ảnh của túi thai trong buồng tử cung và nồng độ βhCG trên ngưỡng phân định thì phải nghĩ đến khả năng chửa ngoài tử cung với một giá trị dự báo dương tính rất cao

Pearl:

- Sau khi sảy thai tự nhiên βhCG huyết thanh sẽ giảm ít nhất 21 – 35% mỗi 2 ngày βhCG thấp (<1500mUI/ml) thì tốc độ đào thải khỏi máu chậm hơn

- βhCG huyết thành không tăng được đến 53% mỗi 2 ngày thì nên nghĩ đến khả năng có thai trong tử cung với một diễn biến bất thường hoặc chửa ngoài tử cung

- βhCG huyết thanh giảm chậm không được đến 20% mỗi hai ngày thì khả năng

là chửa ngoài tử cung