男性生育功能障碍患者中性染色体异常的特点及临床效应分析
文章导读:回顾性分析染色体核型分析结果, 对X及Y染色体异常核型的检出率进行比较并进行临床分析。在2305例受检者中共检出192例性染色体异常,检出率为8.33%。其中,X染色体数目异常89例,主要为46,XXY,占总异常数目的46.35%。Y染色体多态性共101例,占总异常数目的52.6%。X染色体异常检出率与Y染色体变异的检出率之间比较没有统计学差异。X染色体异常多为非嵌合克氏征,临床效应多为表现为小睾丸及无精症,导致男性不育。Y染色体的多态性不仅仅导致少、弱精症及男性不育,更可能与胚胎停育、自然流产等不良妊娠事件关系密切。 |
按照WHO规定,男性不育是指夫妇不避孕、规律夫妻生活1年以上、由于男方因素造成女方不孕;男性不育的病因复杂,约30%是由遗传因素引起,应予以重视。
正常男性染色体核型为46,XY,其中,性染色体特别是Y染色体对于启动及维持男性性征至关重要。性染色体异常对男性生育力的具体影响值得总结及分析。既往研究提示X染色体数目异常(46,XXY),是导致男性不育的常见遗传缺陷;对于Y染色体变异,常见的是其多态性,包括小Y及大Y核型等,这是因为Y染色体作为一个小的近端着丝粒染色体,大部分是异染色质,容易发生变异。Y染色体长度的变异通常被认为是染色体多态性的一种,但是,Y染色体上有睾丸决定因子(testis determining factor,TDF)及调控精子产生的基因,Y染色体的多态性与男性生精及生殖功能可能有关系。
经过进化,Y染色体长度只有X染色体的1/3,并且在某些重要区域缺乏与X染色体的重组,与X染色体相比,Y染色体大部分片段不参与性染色体的重组,导致Y染色体的大小及基因数量上都发生退化。Y染色体上的基因是否会因为缺乏重组而导致大量丢失,进而导致Y染色体的消亡乃至影响到雄性个体的存在?这个议题曾经引起广泛争议。但是,由于Y染色体对于男性的特殊性及唯一性,关于Y染色体的变异对男性生育力的影响正是随着这种对Y染色体效应的争议的加剧而逐渐被研究学界所关注。目前,对于Y染色体多态性对男性生育力的影响,存在众多分歧,观点并不一致;另外,其与X染色体异常在男性生殖功能障碍患者中的特点、表现及检出率之间的比较,也罕有报道。探讨男性生育功能障碍患者中性染色体异常(X染色体异常及Y染色体变异)的特点及表现,对于总结临床规律,指导选择合适的临床诊疗方案有重要指导意义。
本研究回顾性分析男性生育功能障碍患者中性染色体异常的特点及临床效应,并解析在临床诊疗中的指导意义。
1 资料与方法
1.1 研究对象
研究对象包括从2007年1月至2013年6月期间,因少弱精症、无精症、畸形精子症、小睾丸、性腺功能减退及其他不明原因的男性不育及配偶曾有不良妊娠结局(自然流产史、胚胎停育、多发流产、畸形儿生育史、死胎死产史)的育龄成年男性,在妇产科遗传研究室进行染色体核型分析。所有检测者均在专科门诊就诊,经专科医师进行详细询问病史及常规检查后,排除感染、免疫、内分泌及外生殖器解剖异常等其他病因后,诊断具备进行细胞遗传学核型分析的指征,常规抽取外周血,进行染色体核型分析。
1.2 研究方法
常规外周血淋巴细胞培养68~72h,收获前加秋水仙素处理细胞3~4h后常规方法制片。标准技术Trysin-Giemsa染色, G显带。计数30个细胞中期分裂相,分析5个核型;染色体异常者分析10个核型。根据人类细胞遗传学国际命名体制(ISCN)对染色体进行命名。人类染色体的多态性表现在结构异染色质的数量和位置的改变。有高度重复顺序的DNA区域,为异染色质区,分别位于人类染色体的1、9、16号染色体、Y染色体的异染色质区和着丝粒区。大Y的判断标准:同一核型中, Y染色体的长度与18号染色体相比较,以Y染色体长度≥18号染色体长度诊断为大Y核型,Y染色体长度≤21号染色体,诊断为小Y染色体核型,至少有2名遗传学家对性染色体异常的结果进行分析、认定及复核。
1.3 统计分析
使用SPSS 13.0 Windows 统计软件对所得数据进行分析,采用三项似然比检验,比较X染色体异常检出率及Y染色体异常检测率之间的差异,P<0.05 界定为具有显著差异。
2 结果
2.1 研究结果总体情况分析
2007年1月至2013年6月,共有2305例成人男性受检者。配偶曾有不良妊娠结局包括自然流产、胚胎停育、多发流产、畸形儿生育史、死胎死产史以及羊水穿刺胎儿染色体异常等,共1326例;重度少弱精症、无精症、畸形精子症及小睾丸及性腺功能减退等,计979例。共检出性染色体异常192例。总检出率为8.33%。 其中,X染色体异常89例,占总异常数目的46.35%。Y染色体异常主要是Y染色体多态性,共101例,占总异常数的52.6%;假两性畸形2例,占总异常数的1.04%。
2.2 X染色体异常检出率及Y染色体多态性变异检出率之间的比较
采用三项似然比检验方法,对检出的X染色体异常检出率(89例)及Y染色体多态性检出率(101例)进行比较,χ2= 0.758,P=0.616, 检出率之间没有统计学差异。
2.3 性染色体异常的临床效应分析
X染色体数目异常最常见的是非嵌合克氏征,核型为46,XXY,患者临床效应多表现为小睾丸及无精症,性染色体核型异常的临床效应及分析。
3 讨论
当前,男性生育力呈现显著下降趋势,约30%男性不育是由遗传因素引起。染色体是遗传物质的载体,其数目与结构异常可能会导致男性生育力低下导致男性不育症乃至配偶的不良妊娠结局。虽然胞浆内单精子注射技术(ICSI)使得严重少、弱精症以及某些无精症患者有希望拥有生物学意义上的后代,但是,与之相伴随,潜在的遗传风险对子代的影响也相应提高。目前的胚胎移植前遗传学诊断技术(PGD)并不能完全筛查所有的遗传疾病,特别是性染色体尤其是Y染色体对于男性子代的性征发育及维持极为重要。由于染色体异常所致疾病目前还无法根治,且遗传倾向明显,所以,本研究探讨生育功能障碍男性患者性染色体异常的特点及表现,并临床效应分析,具有很强的临床针对性。
本研究通过临床分析,在2305例受检者中,检出性染色体数目异常89例,检出率为3.86%。其中包括2例嵌合体及87例克氏征(即Klinefeher综合征,核型为47,XXY)。嵌合体是染色体数目异常的一种,染色体数目异常与细胞分裂过程中同源染色体或姐妹染色单体不分离有关,可发生在生殖细胞第一次减数分裂和/或第二次减数分裂形成配子的过程中,也可发生在受精卵形成后卵裂早期或以后体细胞有丝分裂时。本研究检出的2例性染色体异常的嵌合体,主要临床效应为男性不育症,另外,由于患者形成的配子染色体异常,导致所形成的胚胎不能正常发育,也可能导致不良妊娠结局。克氏征(Klinefeher综合征,47,XXY)临床效应主要为男性不育,表现为小而硬的睾丸、无精症、第二性征发育差。该类患者睾丸活检病理学显示大部分曲细精管萎缩或透明化,部分曲细精管仅有支持细胞,睾丸间质细胞(Leydig细胞)数目减少,提示重度的睾丸生精功能障碍及睾酮生成水平低下。本病发病机制是由于生殖细胞在减数分裂时多余的X染色体不分离所致,XXY多系性染色体为XX的卵子与性染色体为Y的精子结合,或由性染色体为X的卵子与性染色体为XY的精子结合,研究发现约60%的多余X染色体来自母亲的卵细胞,40%来自父亲的精细胞。多余的X染色体的剂量效应导致了该类患者睾丸小而质硬,睾酮合成功能低下、第二性征发育差,严重少精或无精症。对于该类患者的治疗,目前多采取供精人工授精,但是,随着男科及生殖医学的进展,应用睾丸显微外科取精手术联合辅助生殖技术,使得本类患者有希望成为遗传学意义上的父亲。国内亦有显微镜睾丸取精成功案例的报道,卵泡浆内单精子注射ICSI技术、胚胎移植前诊断PGD技术、睾丸显微外科技术的交叉与互补,使得该类患者实现作为遗传学意义上的父亲的梦想成为可能。
本研究结果亦提示Y染色体多态性也可能表现出一定的临床效应,主要为少、弱精症等男性生育力低下。共检出Y染色体的多态性101例,其检出率与X染色体异常的检出率比较无统计学差异(χ2=0.758,P=0.616)。多态性主要表现为大Y、小Y及亚中着丝粒Y染色体。大Y核型检出68例,临床效应表现为弱精症等及配偶不良妊娠结局,多为自然流产以及胚胎停育等。小Y核型30例,临床效应为少、弱精症及配偶的不良妊娠结局等。
Y染色体长度变异产生临床效应的结构基础是其长臂存在大量的异染色质。变异的原因与重复复制、缺失、易位或螺旋化程度改变有关,大Y是由于异染色质中DNA过度重复而造成,因此,有研究认为大Y很少产生临床效应;但是,研究表明大Y染色体的异态与临床效应之间有关系,因为DNA的过多重复可能产生剂量效应,影响正常的有丝分裂发生程序,致使基因调节及细胞分化异常,干扰正常生精功能,从而导致少弱精症、无精症等临床效应,我们的结果支持后一观点,即大Y可能表现出一定的临床效应。但是,由于能正常生育健康活婴的人群里,男方极少再进行染色体核型分析,另外,国内外各类文献报道的正常人群中大Y的检出率也非常不一致,因此,大Y这种多态性是否真正与男性不育关联还有待于进一步的验证。
小Y核型导致的临床效应可能与Y染色体长臂(Yql1)常染色质区的无精子因子(azoospermia factor,AZF)异常有关,但小Y临床效应的报道并不多见。Y染色体长臂(Yql1)常染色质区存在精子发生相关基因,称为无精子因子(azoospermia factor,AZF)。AZF存在4个与精子生成相关的区域,即AZFa、AZFb、AZFc、AZFd区,不论AZF缺失与否,只要是小Y,就有可能对生精及胚胎发育造成影响\[18-20\]:如果小Y但染色体AZF区域无缺失,提示Y染色体缺失的部分为异染色质区,侧翼重复序列在缺失或插入的过程中导致染色体内部重组,可能干扰了位于相邻常染色质区与精子生成和发育有关基因的功能正常发挥,配偶表现为习惯性流产等不良妊娠结局;如果小Y同时合并有AZF区域有缺失,则导致Y染色体上的Yq11常染色质与Yq12异染色质共同缺失,更容易导致精子生成障碍而导致男性不育及女性不孕。本研究只从细胞遗传学层面对Y染色体的多态性进行了临床效应的分析,其与Y染色体微缺失的关联及作用机制在后续研究中需要进一步明确。
综上所述, 本文总结了男性生育功能障碍患者中性染色体异常的特点及表现形式,本研究表明:男性生殖功能障碍患者中性染色体异常以X染色体数目异常及Y染色体的多态性变异最为常见。其中,X染色体数目异常多为非嵌合型克氏征,核型为46,XXY,临床效应是性腺(睾丸)功能障碍以及无精症。睾丸显微手术取精行ICSI联合应用PGD诊断技术可能会有助于某些性染色体异常男性不育患者的诊疗(如某些克氏征);与X染色体数目异常直接导致男性性腺功能低下及无精症的临床效应相比,Y染色体多态性变异对不良妊娠结局的影响需加以关注,具体机制有待于分子生物学及功能基因组学层面的深入研究。
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