Молекулярно-генетичний аналіз локусу AZF хромосоми Y у чоловіків з безпліддям

сторінки: 52–54

Малярчук І.В. Россоха З.І. канд.мед.н директор > ДЗ «Референс-центр з молекулярної діагностики МОЗ України» Горовенко Н.Г. док.мед.н., професор завідувач кафедри > кафедра медичної та лабораторної генетики, Національна медична академія післядипломної освіти ім. П.Л. Шупика, Київ член-кор. НАМН України

 

Генетичні фактори зумовлюють 30-50% всіх випадків тяжких форм чоловічого безпліддя. Окрім аномалій каріотипу, найбільш частою причиною безпліддя у чоловіків є мікроделеції довгого плеча хромосоми Y, що можуть бути виявлені тільки при проведенні молекулярно-генетичного дослідження. Відсутність локусу AZF або його субрегіонів (AZFa, AZFb, AZFc) зумовлює порушення сперматогенезу різного ступеня в залежності від розміру та локалізації делеції. Виявлення мікроделецій хромосоми Y дає можливість встановити генетичну причину порушень сперматогенезу, уникнути необгрунтованого лікування безпліддя у чоловіків.

Ключові слова: локус AZF, хромосома Y, чоловіче безпліддя.

 

За даними ВООЗ, приблизно 10-20% подружніх пар страждають на безпліддя. Майже в половині випадків неплідність пов’язана з чоловічим фактором, що проявляється відхиленнями в параметрах еякулята.

Причинами зниження фертильності чоловіків можуть бути:

  • вроджені або набуті аномалії сечостатевих органів;
  • інфекції сечостатевої системи;
  • підвищення температури в мошонці (варикоцеле);
  • ендокринні порушення;
  • генетичні відхилення;
  • імунологічні фактори.

Сьогодні чоловіки зі зменшеним числом сперматозоїдів мають шанс батьківства завдяки технологіям екстракорпорального запліднення (ЕКЗ), внутрішньоцитоплазматичної ін’єкції сперматозоїдів (Intra Cytoplasmic Sperm Injection, ICSI), отримання сперматозоїдів з придатка яєчка (Мiсrosurgical Epididymal Sperm Aspiration, MESA) чи тканини яєчка (Testicular Sperm Extraction, TESE) у випадку азооспермії. Проте у безплідних чоловіків в сперматозоїдах частіше виявляються анеуплоїдія, інші генетичні зміни чи пошкодження ДНК, що підвищує ризик передачі генетичної патології наступному поколінню, зумовлений не самою технікою процедури, а ймовірним успадкуванням мутації чи хромосомної аномалії від батька. Саме тому важливо володіти знаннями генетичної основи чоловічого безпліддя на рівні, достатньому для формування обгрунтованих рекомендацій безплідним парам, які бажають мати дітей. Доступні у даний час методи дають змогу встановити генетичну основу безпліддя та визначити ризик можливої передачі спадкової патології для конкретної подружньої пари. Генетична оцінка порушення репродуктивної функції включає цитогенетичне та молекулярно-генетичне обстеження подружжя перед застосуванням однієї з програм допоміжних репродуктивних технологій (ДРТ), а також проведення передімплантаційної та пренатальної діагностики для виявлення моногенної та хромосомної патології після застосування ДРТ.

Відомо, що генетичні фактори спричиняють 30-50% всіх випадків тяжких форм чоловічої інфертильності. Окрім аномалій каріотипу, найбільш частою причиною безпліддя у чоловіків є мікроделеції довгого плеча хромосоми Y, що можуть бути виявлені тільки при проведенні молекулярно-генетичного дослідження (ДНК-діагностика). Термін «мікроделеція хромосоми Y» означає відсутність локусу AZF (фактора азооспермії, azoospermia factor) або його субрегіонів (AZFa, AZFb, AZFc), що зумовлює порушення сперматогенезу різного ступеня в залежності від розміру та локалізації делеції [1].

Показаннями для проведення молекулярно-генетичного скринінгу AZF-делецій є азооспермія та тяжка олігозооспермія (< 5 млн сперматозоїдів в 1 мл еякуляту) [2, 5].

Перші повідомлення про делеції локусу Yq11 у чоловіків з порушеннями сперматогенезу датовані 1971 р., а 1976 р. вченими L. Tiepolo таO. Zuffardi була запропонована гіпотеза щодо існування на хромосомі Y фактора, відповідального за сперматогенез, який пізніше отримав назву фактора азооспермії [3]. У 1988 р. у сегменті Yq11.22-23 був картований локус, де локалізований даний фактор. Локус AZF складається з трьох субрегіонів (AZFа, AZFb, AZFc), кожний з яких містить один чи декілька генів-кандидатів. Мутації цих генів призводять до порушення процесу сперматогенезу різного ступеня [4].

Порушення сперматогенезу у чоловіків з мікроделецією хромосоми Y можуть варіювати від помірного зниження його активності (гіпосперматогенез) чи блокування процесу сперматогенезу до практично повної відсутності статевих клітин в сім’яних канальцях (синдром «тільки клітини Сертолі») [5-8] (рис.).

mazm%234_Rossoxa.jpg
Рисунок. Варіанти мікроделецій локусу AZF та порушень сперматогенезу, викликаних цими мутаціями

Субрегіон AZFа містить три гени – USP9Y, DBY, UTY, перші два з яких представлені в одиничній копії. Делеція гена UTY не позначається на чоловічій репродуктивній функції, в той час як відсутність одного з генів USP9Y або DBY призводить до тяжкого порушення сперматогенезу, особливо у разі мутації чи делеції обидвох генів [9]. У чоловіків з делецією сублокусу AZFа при гістологічному дослідженні в сімяних канальцях виявляють тільки клітини Сертолі, сперматозоїди в еякуляті відсутні.

У субрегіоні AZFb картовані два гени – E1F1AY та RBMY. Гомолог гена E1F1AY локалізований на хромосомі Х, а всі функціонально активні копії гена RBMY – у субрегіоні AZFb. Делеції AZFb виявляють у чоловіків з азооспермією, що спричинена затримкою дозрівання сперматозоїдів в процесі сперматогенезу.

Субрегіон AZFс є найбільш вивченим з усіх локусів AZF хромосоми Y. Одним з перших ідентифікованих генів хромосоми Y була родина генів DAZ (deleted in azoospermia), відповідальних за сперматогенез. У близько 12% чоловіків з азооспермією та у 6% – з тяжкою формою олігозооспермії виявляють делецію цього субрегіону. Для чоловіків з делецією AZFс характерний широкий спектр порушень репродуктивної функції – від олігозооспермії до азооспермії.

Найчастіше делеції виникають в субрегіоні AZFс (близько 65-70% випадків), значно рідше – в субрегіонах AZFb та AZFb + AZFс або AZFa + b + c (25-30%), у той час як делеції в субрегіоні AZFa зустрічаються лише у 5% пацієнтів.

Натепер для подружніх пар, в яких чоловіки страждають на тяжку форму олігозооспермії, єдиним ефективним методом для настання вагітності є ICSI, а для пацієнтів з азооспермією – ICSI у поєднанні з методиками ТЕSЕ/МЕSА з метою отримання сперматозоїдів. Делеції AZFа та AZFb субрегіонів асоційовані з неможливістю отримання зрілих сперматозоїдів в результаті мікрохірургічної біопсії яєчка або епідидимісу. Натомість у пацієнтів з делеціями AZFс приблизно у 71% випадках вдається отримати статеві клітини та провести ДРТ для настання вагітності. Завдяки застосуванню сучасних методів ДРТ чоловіки з делецією хромосоми Y можуть мати дітей. Однак слід відмітити наявність у таких пацієнтів ризику передачі даної делеції хромосоми Y синам з 100% вірогідністю. Здебільшого розміри мікроделеції у синів такі ж, як і в батьків, проте є дані про успадковані по чоловічій лінії більші розміри мікроделецій. Фенотип синів може сильно варіювати, і точно спрогнозувати ступінь порушення у них сперматогенезу (оліго- чи азооспермія) неможливо внаслідок різноманітного генетичного фону та наявності або відсутності потенційно токсичних впливів факторів зовнішнього середовища на сперматогенез. До того ж в значній частині сперматозоїдів з повноюAZF-делецією відсутня статева хромосома, що визначає потенційний ризик розвитку синдрому Тернера (45,Х0) та інших фенотипових порушень, пов’язаних з мозаїцизмом статевих хромосом [10, 11]. У літературі є дані про виявлення мікроделецій локусу AZF у пацієнтів з каріотипом 45,X/46,XY. Крім того, встановлено, що приблизно 15% пацієнтів з мікроделеціями субрегіону AZFс можуть бути носіями клону клітин 45,Х [12-13].

Отже, виявлення мікроделецій хромосоми Y дає можливість встановити генетичну причину порушень сперматогенезу, уникнути необгрунтованого лікування безпліддя у чоловіків з мікроделеціями локусу AZF, а також спрогнозувати вірогідність отримання сперматозоїдів для проведення ЕКЗ/ІCSІ.

Таким чином, усім пацієнтам з азоо- або олігозооспермією тяжкого ступеня, а також чоловікам з подружніх пар, які планують проведення ЕКЗ або ІCSІ, є обов’язковим проведення цитогенетичного дослідження та ДНК-діагностики на наявність мікроделецій хромосоми Y. Після генетичного обстеження необхідне проведення медико-генетичного консультування для оцінки ризику народження дітей з порушенням репродуктивної функції. При консультуванні слід надати повну інформацію про ризики для дитини та допомогти вирішити питання щодо застосування ІCSІ з наступною передімплантаційною та/або пренатальною діагностикою або відмови від цього методу ДРТ [14].

 

Література

1. Krausz C., Forti G., McElreavey K. The Y chromosome and male fertility and infertility. // Int J Androl. – 2003. – Vol. 26, Is.2. – P. 70-75.

2. Simoni M., Bakker E., Krausz C. EAA/EMQN best practice guidelines for molecular diagnosis of y-chromosomal microdeletions. State of the art 2004 // Int J Androl. – 2004. – Vol. 27,Is. 4. – P. 240-249.

3. Tiepolo L. Localization of factors controlling spermatogenesis in the nonfluorescent portion of the human Y chromosome long arm / Tiepolo L., Zuffardi O. // Hum. Genet. – 1976. – Vol.34. – P.119-124.

4. Skaletsky H. et al. The male-specific region of the human Y chromosome is a mosaic of discrete sequence classes / Skaletsky H, Kuroda-Kawaguchi T, Minx PJ et al. // Nature. – 2003. – Vol.423. – P.825-837.

5. Krausz C, Degl’Innocenti S. Y chromosome and male infertility: update, 2006 // Front Biosci – 2006. – 11. – P. 3049-61.

6. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1672037540.

7. Foresta C. Y chromosome microdeletions and alterations of spermatogenesis / Foresta C., Moro E., Ferlin A. // Endocr. Rev. – 2001. – Vol. 22. – № 2. – P.226-239.

8. Krausz C. Y chromosome and male infertility / Krausz C., McElreavey K. // Frontiers in Biosunce. – 1999. – Vol.4. – P.1-8.

9. Recombination between palindromes P5 and P1 on the human Y chromosome causes massive deletions and spermatogenic failure/ Repping S, Skaletsky H, Lange Jet al. // Am J Hum Genet. – 2002. – V. 71. – P. 906-922.

10. Sun C., Skaletsky H., Birren B. et al. An azoospermic man with a de novo point mutation in the Y-chromosomal gene USP9Y // Nat.Genet. – 1999. – Vol. 23. – P. 429-432.

11. Siffroi J.P., Le Bourhis C., Krausz C. et al. Sex chromosome mosaicism in males carrying Y chromosome long arm deletions. // Hum Reprod. – 2000. – Vol. 15, Is. 12. – P. 2559-2562.

12. Jaruzelska J., Korcz A., Wojda A. et al. Mosaicism for 45,X cell line may accentuate the severity of spermatogenic defects in men with AZFc deletion. // J Med Genet. – 2001. – Vol. 38 (11). – P. 798-802.

13. Patsalis P.C., Skordis N., Sismani C. et al. Identification of high frequency of Y chromosome deletions in patients with sex chromosome mosaicism and correlation with the clinical phenotype and Y-chromosome instability. // Am J Med Genet A. - 2005. – V. 135(2). – P. 145-149.

14. Le Bourhis C., Siffroi J.P, .Mc Elreavey K et al.Y chromosome microdeletions and germinal mosaicism in infertile males // Mol Hum Reprod. – 2000. – Vol. 6 (8). – P.688-693.

15. Griffin D.K., Finch KA. The genetic and cytogenetic basis of male infertility. // Human Fertil. – 2005. – Vol. 8 (1). – P.19-26.

 

Молекулярно-генетический анализ локуса AZF хромосомы Y у мужчин с бесплодием

И.В. Малярчук, З.И. Россоха, Н.Г. Горовенко

Известно, что генетические факторы обусловливают 30-50% всех случаев тяжелых форм мужского бесплодия. Кроме аномалий кариотипа, наиболее частой причиной бесплодия у мужчин являются микроделеции длинного плеча хромосомы Y, которые могут быть обнаружены только при проведении молекулярно-генетического исследования. Отсутствие локуса AZF или его субрегионов (AZFa, AZFb, AZFc) обусловливает нарушение сперматогенеза различной степени в зависимости от размера и локализации делеции. Выявление микроделеций хромосомы Y позволяет установить генетическую причину нарушений сперматогенеза, избежать необоснованного лечения бесплодия у мужчин с микроделециями локуса AZF.

Ключевые слова: локус AZF, хромосома Y, мужское бесплодие.

 

Molecular genetic analysis of the AZF locus of the Y chromosome in men with infertility

I.V. Malyarchuk, Z.I. Rossokha, N.G. Gorovenko

It is known that genetic factors contribute 30-50% of all cases of severe forms of male infertility. In addition to karyotype abnormalities most common cause of infertility in men is microdeletions of the long arm of chromosome Y, which can be detected only by molecular genetic studies. Lack of AZF locus or its sub (AZFa, AZFb, AZFc) causes impaired spermatogenesis of different degrees depending on the size and location of the deletion. Detection of Y chromosome microdeletion let to know the genetic cause of spermatogenesis disturbances and to avoid unwarranted treatment of infertility in men with AZF locus microdeletions.

Keywords: locus AZF, chromosome Y, male infertility.

 

В начало статьи

 

Поділитися з друзями: