De “nuchal translucency” (NT), in de volksmond ook wel nekplooi genoemd, is een kleine transoniteit in de nekregio van de foetus in het eerste trimester van de zwangerschap. Normaliter verdwijnt deze transoniteit na 14 weken zwangerschapsduur. Een verdikte NT bestaat uit oedeem en is geassocieerd met aneuploidie. De echoscopische NT meting tussen 10 en 14 weken zwangerschapsduur is, samen met de maternale leeftijd en een serumtest, een bewezen sensitieve en effectieve methode om chromosomale afwijkingen in het eerste trimester van de zwangerschap op te sporen. Deze methode, de zogenaamde combinatietest,wordt wereldwijd op grote schaal toegepast. De meest frequent gediagnosticeerde afwijking is trisomie 21, gevolgd door trisomie 13, trisomie 18 en monosomie X. Echter, een foetus met een verdikte NT en een normaal karyogram heeft nog steeds een verhoogd risico op een wijd scala aan structurele afwijkingen, genetische afwijkingen en syndromen. Niettemin heeft een deel van de foetussen met een verdikte NT een normale uitkomst van de zwangerschap. De oorzaak van de verdikte NT en de relatie met het grote spectrum aan aangeboren afwijkingen is nog altijd onbekend.
Recentelijk is een abnormale lymfeontwikkeling gesuggereerd als mogelijke oorzaak voor de verdikte NT. Deze suggestie is gebaseerd op de ontdekking van vergrote jugulaire lymfezakken bij trisomie 16 muisembryo’s met een verdikte NT. Deze trisomie 16 muisembryo’s zijn een geaccepteerd diermodel voor humaan trisomie 21. De ontwikkeling van het lymfesysteem in de nek start met de formatie van de jugulaire lymfezakken. Deze zakken worden gevormd door een groep endotheelcellen die vanuit de wand van de primaire halsvene, de vena cardinalis, ontspringen en tot lymfe-endotheel differentiëren. Vanaf 10 weken zwangerschapsduur reorganiseren deze lymfezakken zich tot lymfeklieren. De ontwikkeling wordt voltooid door de ingroei van de ductus thoracicus in de linker lymfezak, waardoor een verbinding met de lymfevaten van de rest van het lichaam tot stand wordt gebracht. Door de connectie tussen de ductus thoracicus en de vena jugularis interna vindt drainage van het lymfevocht naar de veneuze circulatie plaats. Het doel van dit proefschrift is om de relatie tussen de jugulaire lymfeontwikkeling en nekoedeem te bestuderen, om meer inzicht te krijgen in de etiologie van de verdikte NT.
In hoofdstuk 1 wordt een korte introductie gegeven over de NT. Daarnaast wordt de opbouw van dit proefschrift uiteengezet.Hoofdstuk 2 bevat een overzicht van de verschillende hypothesen over de etiologie van de verdikte NT. De verscheidenheid aan theorieën kan worden ingedeeld in drie hoofdstromen.Ten eerste wordt hartfalen gesuggereerd als etiologische factor vanwege de verhoogde incidentie van cardiovasculaire afwijkingen en het optreden van afwijkende doorstromingsprofielen van de ductus venosus bij foetussen met een verdikte NT. Ten tweede zijn verschillen in de samenstelling van de extracellulaire matrix beschreven in de nek van foetussen met een aneuploidie. Deze veranderingen in de extracellulaire matrix zouden kunnen leiden tot accumulatie van vocht. Als laatste is een verstoorde lymfeontwikkeling aangetoond bij foetussen met nekoedeem. Wij concluderen dat de vele hypotheses over de etiologie van de verdikte NT veelal berusten op associaties. Zowel hartfalen en extracellulaire matrix veranderingen verklaren het tijdelijke en lokale karakter van de vergrote NT niet. Een vertraagde organisatie en verbinding met de veneuze circulatie van de jugulaire lymfezakken zouden deze eigenschappen wellicht wel kunnen verklaren.In hoofdstuk 3 wordt de aanwezigheid van verwijde jugulaire lymfezakken bij foetussen met een normale en een verdikte NT prospectief onderzocht door middel van trans-vaginale echoscopie. Wij vonden een relatie tussen de aanwezigheid van nekoedeem en een verwijding van het jugulaire lymfesysteem op de eerste trimester echo. Onder normale omstandigheden zijn de jugulaire lymfezakken niet zichtbaar. In 22 van de 26 (85%) foetussen met een verdikte NT waren vergrote lymfezakken zichtbaar, in tegenstelling tot 2 van de 137 (1,5%) van de foetussen met een normale NT. De vergrote lymfezakken waren aanwezig ongeacht het karyotype van de foetus. Daarnaast, was een dikkere NT geassocieerd met een hogere kans op distensie van de jugulaire lymfezakken.Een associatie tussen vergrote lymfezakken en de aanwezigheid van een verdikte NT betekent echter niet dat er ook een causaal verband is tussen beide entiteiten. Daarom, wordt in hoofdstuk 4 een longitudinale analyse verricht in foetussen met een verdikte NT, waarbij de ontwikkeling van het nekoedeem en de jugulaire lymfezakken wordt geanalyseerd met voortschrijden van de zwangerschap. In deze studie werden 74 foetussen tussen 11 en 17 weken zwangerschapsduur wekelijks onderzocht door middel van echoscopie. Het volume van de lymfezakken en de zwangerschapsduur vertoonden een kwadratische relatie, die verschilde tussen foetussen met euploidie (n=40) en aneuploidie (n=34). De lymfezakjes van de foetussen met een aneuploidie waren langer aanwezig en bereikten een groter volume ten opzichte van foetussen met een normaal karyogram. De ontwikkeling van het nekoedeem en de lymfezakjes waren gerelateerd, waarbij een vergroting van de NT voorafging aan distensie van de lymfezakken. In iedere foetus werd een toename in het volume van de lymfezakken bij het voortschrijden van de zwangerschap gevolgd door een afname. Het tijdstip in de zwangerschap waarop een punctum maximum in volume werd bereikt verschilde echter per foetus. Dit impliceert een foetus-specifieke ontwikkeling. Een dergelijke individuele ontwikkeling werd eveneens waargenomen bij de NT. Postmortem onderzoek bevestigde de distensie van de lymfezakken in alle gevallen. Concluderend, is de ontwikkeling van de verdikte NT gerelateerd aan een verstoorde jugulaire ontwikkeling. Bij foetussen met een afwijkend karyotype lijkt deze ontwikkeling ernstiger verstoord.De distensie van het jugulaire lymfesysteem verdwijnt na het eerste trimester, evenals het nekoedeem. In hoofdstuk 5 worden twee casussen beschreven waarbij de distensie van de lymfezakken samen met een verdikte NT persisteerde tot ver in het tweede trimester. Bij beide foetussen werd na de geboorte Noonan syndroom gediagnosticeerd. Postnataal onderzoek liet in beide gevallen een milde pulmonaalklep stenose zonder cardiale decompensatie zien. Het persisteren van de jugulaire distensie lijkt gerelateerd te zijn aan een ernstigere verstoring van de lymfeontwikkeling in het scala van aandoeningen, die gerelateerd zijn aan een verdikte NT.In hoofdstuk 6 wordt de achtergrond van het nekoedeem en de geassocieerde lymfe en cardiovasculaire afwijkingen bestudeert in het trisomie 16 muismodel. De jugulaire lymfezak heeft een nauwe anatomische relatie met de omringende zenuwen en bloedvaten. Tussen zenuwcellen en endotheelcellen bestaan verschillende interacties. Zij delen diverse genen in hun ontwikkeling. De morfologische correlatie tussen neurogenese en vasculogenese werd in de nek, hart en ductus venosus van normale en trisomie 16 muisembryo’s onderzocht door middel van immunohistochemie. Hierbij werd gebruik gemaakt van een antilichaam tegen Neural Cell Adhesion Molecule (NCAM), waarmee neuronale cellen worden aangekleurd. De rangschikking van de hersenzenuwen IX, X en XI (nervus glossopharyngeus, vagus en accessorius) tussen de arteria carotis, de vena jugularis en de vergrote lymfezak verschilde in de trisomie 16 muis. Dit is waarschijnlijk een mechanisch effect door de expansie van de lymfezakken. De trisomie 16 muis embryo’s toonden een verhoogde NCAM-expressie in zowel zenuwen als in cardiovasculaire structuren. De NCAM overexpressie was met name zichtbaar in 4e en 6e kieuwboogarteriën en de ductus venosus. Het gedeelte van de vaatwand van de kieuwboogarteriën met een NCAM overexpressie had een nauwe relatie met de nervus vagus. De nervus vagus was significant kleiner ten opzichte van normale muisembryo’s. Daarentegen, was er bij afwijkingen van de 4e en 6e kieuwboogarteriën juist een verminderde NCAM-expressie. Afwijkingen van deze kieuwboogarterien resulteren in een afwijkende aortaboogformatie en defecten in het cardiale uitstroomgebied. Concluderend vonden wij een verstoorde interactie tussen neurogenese en angiogenese in het trisomie 16 muismodel, welke lijkt te berusten op een afwijkende migratie en/of differentiatie van de cardiale neurale lijst cellen. Deze verstoring vormt een interessante link tussen de distensie van het jugulaire lymfesysteem, cardiovasculaire afwijkingen en veranderde ductus venosus stroomprofielen bij humane foetussen met een verdikte NT.Vervolgens wordt in hoofdstuk 7 de jugulaire lymfeontwikkeling onderzocht door het verrichten van postmortem onderzoek in humane foetussen met een aneuploidie en een normaal karyogram. De lymfe-endotheel differentiatie werd ook onderzocht in normale en trisomie 16 muis embryo’s. Hierbij werd gebruik gemaakt van specifieke immunohistochemische markers voor lymfe- en bloedvatendotheel. In deze studie demonstreren wij een verstoord veneus-lymfatisch fenotype in humane foetussen en muisembryo’s met nekoedeem. Dit werd gekenmerkt door een afwezige of verminderde expressie van de lymfatische markers Prox-1 en podoplanine. Daarnaast, hadden de verwijde jugulaire lymfezakken bloedvatkarakteristieken, zoals een verhoogde expressie van neuropiline-1 (NP-1) en vascular endothelial growth factor-A (VEGF-A). Bovendien bevatte het lumen bloedcellen en werden de vergrote lymfezakken omgeven door een laag gladde spiercellen. Concluderend lijkt een verstoorde endotheeldifferentiatie met verlies aan lymfatische kenmerken ten grondslag te liggen aan het ontstaan van oedeem in de nek. Dit vormt mogelijk een relatie met de cardiovasculaire afwijkingen die gevonden worden bij een verdikte NT.Monosomie X of Turner syndroom wordt gekenmerkt door een buitengewoon sterk vergrote NT, ook wel hygroma cysticum genoemd. Over de etiologie van dit hygroma cysticum bestaat discussie. Moet het worden gezien als een ernstige vorm van een verdikte NT of betreft het een andere entiteit? In hoofdstuk 8 wordt het jugulaire lymfesysteem vergeleken tussen een foetus met monosomie X, trisomie 21 en een normaal karyotype van een vergelijkbare zwangerschapsduur. In de posterieure nekregio van de foetus met Turner syndroom waren twee grote subcutane ruimtes zichtbaar, die omgeven waren door een mesenchymale cellaag, die negatief was voor alle lymfespecifieke en overige endotheel markers. Het betrof een tweetal “nuchal” cysten. Dit is een opmerkelijke bevinding omdat in de literatuur veelal wordt aangenomen dat deze ruimtes de jugulaire lymfezakken voorstellen. Naast de vena jugularis en de arteria carotis waren er geen jugulaire lymfezak zichtbaar. Verder, waren in de oedemateuze huid slechts enkele minuscule lymfevaten detecteerbaar. De foetus met trisomie 21 had naast een kleine “nuchal” cyste vele verwijde lymfevaten in de oedemateuze huid in vergelijking tot de controle foetus. In de huid van de controle foetus waren enkele lymfevaten zichtbaar.Onze resultaten impliceren dat het “nuchal” oedeem in trisomie 21 en monosomie X eenzelfde morfologische entiteit is, die wordt veroorzaakt door verschillende mechanismen. De foetus met trisomie 21 had een verstoorde endotheeldifferentiatie, terwijl bij de Turner foetus de endotheeldifferentiatie richting jugulaire lymfezak compleet afwezig was. Beide verstoringen lijken gerelateerd aan Prox-1, een gen dat essentieel is voor initiatie en vorming van lymfevaten.In hoofdstuk 9 wordt dit proefschrift afgesloten met een eindconclusie en toekomstperspectieven omtrent verder onderzoek naar de etiologie van de verdikte NT. Dit proefschrift toont een sterke relatie aan tussen een verstoorde jugulaire ontwikkeling en de verdikte NT. Daarnaast vonden wij een abnormaal veneus-lymfatisch fenotype bij aneuploide humane foetussen en “nuchal”oedeem. De verdikte NT is geassocieerd met een wijd scala aan genetische, structurele, syndromale en andere afwijkingen, variërend in ernst. Wij concluderen daarom dat een solitaire oorzaak voor de verdikte NT onwaarschijnlijk is maar dat de verstoring van een gemeenschappelijk proces in de ontwikkeling leidt tot de verdikte NT. Verschillende genetische en epigenetische invloeden kunnen dit ontwikkelings-proces op wisselende tijdstippen in de embryogenese verstoren. Dit proefschrift laat zien dat endotheeldifferentiatie dit onderliggende mechanisme zou kunnen zijn. Een verstoorde endotheeldifferentiatie leidt tot distensie van het jugulaire lymfesysteem met oedeem en bij een ernstigere verstoring tevens tot cardiovasculaire afwijkingen. Zowel omgevingsinvloeden als genetische factoren zijn in staat om endotheeldifferentiatie te beïnvloeden. Een afwijkende migratie van neurale lijst cellen lijkt een etiologische rol te spelen in de lymfatische en cardiovasculaire afwijkingen in het trisomie 16 muismodel. De rol van neurale lijst ontwikkeling dient daarom verder onderzocht te worden in humane foetussen. Hierbij lijkt ook morfologisch onderzoek van de humane ductus venosus van belang. Tenslotte, zouden de bevindingen in dit proefschrift aanleiding moeten zijn tot verder onderzoek naar de endotheel-differentiatieprocessen in foetussen met een verdikte NT en de relatie met de diverse andere geassocieerde afwijkingen.
