Меню

Azf локуса делеций обнаружение мужское бесплодие

Анализ микроделеций AZF локуса Y хромосомы у мужчин c бесплодием

А.Ч. Усупбаев 1 , Б.А. Рысбаев 1 , К.Н. Стамбекова 1 , Р.A.Джандралиев 2
1 Кафедра урологии и андрологии до- и последипломного обучения Кыргызской государственной медицинской академии им. И. К. Ахунбаева; Кыргызская Республика
2 Кыргызский научный центр репродукции человека, Кыргызская Республика

В современном мире бесплодие представляет собой важную медико-социальную проблему, затрагивающую демографические основы общества. Бесплодием страдают около 15% супружеских пар, при этом, неуклонно растет доля мужского фактора и по данным Европейской ассоциации урологов она в настоящее время составляет около 50% [1]. Приблизительно у 5% мужчин репродуктивного возраста имеются различные количественные и качественные изменения спермы. Около 1/3 случаев мужского бесплодия относят к так называемому идиопатическому типу бесплодия, большинство случаев которого может быть обусловлено генетическими факторами, такими как различные нарушения хромосом или мутации в ответственных за сперматогенез генах [2,3].

Результаты многочисленных исследований, посвященных изучению роли генетических факторов в этиологии бесплодия, убедительно доказывают ведущее место данных факторов в структуре нарушений репродуктивной функции как у мужчин, так и у женщин [4,5]. Так, генетические факторы обуславливают, по крайней мере, 30-50% всех случаев тяжелых форм бесплодия у мужчин. Помимо аномалий кариотипа наиболее частой генетической причиной бесплодия у мужчин являются делеции Y-хромосомы, захватывающие локус AZF. Распространенность данной мутации среди мужчин с выраженными отклонениями в показателях спермограммы широко варьирует в различных популяциях и составляет в среднем 7,6% [6,7].

Делеции AZF-локуса связаны с различной степенью нарушения сперматогенеза от умеренного снижения его активности (гипосперматогенез) или блока сперматогенеза до практически полного отсутствия половых клеток в семенных канальцах – Сертоли клеточный синдром (СКС) [4-6, 8-12].

Азооспермия и олигозооспермия тяжелой степени являются одними из наиболее тяжелых форм нарушения сперматогенеза и составляют 10-20% и 15-20%, соответственно, от всех нарушений репродуктивной функции у мужчин при измененных показателях спермограммы. С помощью имеющихся в настоящее время методов цитогенетической и молекулярно-генетической диагностики макро- и микроделеции Y-хромосомы, захватывающие локус AZF, удается обнаружить у 10-15% мужчин с азооспермией и у 5-10% мужчин с олигозооспермией тяжелой степени [5-8,11-15].

Впервые роль делеций локуса Yq11 в этиологии нарушения сперматогенеза и бесплодия у мужчин была показана в 1976 г. L. Tiepolo и O. Zuffardi [16]. Дальнейшие цитогенетические и молекулярно-генетические исследования позволили с помощью STS-технологии (sequencetagged sites) построить детальную карту Y-хромосомы, включающую 43 делеционных интервала [17]. Было подтверждено наличие в дистальной части длинного плеча Yхромосомы локуса AZF, делеции которого ответственны за нарушение сперматогенеза. В 1996 г. P.H. Vogt и соавт. на основе полученных данных о локализации и размере делеций, выявленных у 26 мужчин, предложили выделить в локусе Yq11.21-q11.23 три неперекрывающихся субрегиона: AZFa, AZFb и AZFc [18].

Целью нашего исследования явилось уточнение структуры и определение роли генетических нарушений при бесплодии.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

За период с 2017 по 2018 гг. было обследовано 63 пациента с первичным бесплодием. На основании результатов спермиологического исследования мужчин с бесплодием разделили на 2 группы: группу с азооспермией и контрольную группу (табл. 1). В группу с азооспермией были включены 63 пациента, контрольную группу составили 30 здоровых (фертильных) мужчин.

Обследование, проведенное пациентам, включало общеклиническое, общее и специальное андрологическое исследование, сперматологическое (стандартное спермиологическое исследование, в некоторых случаях – гистологическое исследование биоптата яичка), молекулярно-генетическое исследование (анализ микроделеций Y-хромосомы).

Спермиологический анализ эякулята выполняли по стандартной методике, рекомендованной ВОЗ [19]. Гистологическое исследование биоптата яичка проводилось путем цитогистологического анализа [9].

Полимеразную цепную реакцию (ПЦР) выполняли на программируемом термоциклере МС2 производства фирмы «ДНК-технология» (Россия) с использованием Taq-полимераз.

Анализ микроделеций локуса AZF был проведен в соответствии с руководством по молекулярной диагностике микроделеций Y-хромосомы [12]. Для обнаружения делеций применяли мультиплексную амплификацию (МПА), предложенную в данном руководстве в собственной модификации. На первом этапе анализа выполняли детектирование делеций в трех субрегионах AZF.

Среди 63 обследованных мужчин кыргызов с бесплодием делеции локуса AZF были обнаружены у 7 (11,1%) пациентов (табл. 1). Делеции Y-хромосомы были выявлены только у пациентов с азооспермией. Ни одной Y-делеции не было обнаружено у фертильных мужчин контрольной группы. Чаще всего делеции располагались в AZFc-субрегионе (57,1% делеций Y-хромосомы) (табл. 2). Микроделеции субрегиона AZFb были выявлены только у двух пациентов (28,6 % случаев от всех обнаруженных делеций локуса AZF) и у одного пациента выявлена микроделеция AZFa+b+c – субрегиона (14,3% случаев).

Таблица 1. Частота делеций локуса AZF в обследованных группах мужчин

Группы пациентовКоличество обследованных мужчинЧисло обнаруженных делеций AZF- локуса
1Пациенты с азооспермией637 (11,1%)
2Контрольная группа300 (0%)

Таблица 2. Количество обнаруженных микроделеций AZF локуса длинного плеча Y-хромосомы

Характер нарушенияn%
Общее количество обнаруженных делеций AZF-локуса7100
Микроделеции AZFb-субрегиона228,6
Микроделеции AZFс -субрегиона457,1
Микроделеции AZFa+b+c – субрегиона114,3

Спермиологическая и гистологическая картина, обнаруженная нами у мужчин с делециями локуса AZF, выявляла различную степень нарушений сперматогенеза. У обоих пациентов с микроделециями AZFbсубрегиона отмечали азооспермию. Гистологическое исследование биоптата яичка, проведенное у одного из них, позволило выявить синдром клеток Сертоли. По результатам молекулярного анализа у этих пациентов область делеции захватывала маркер sY1197 субрегиона AZFb. У мужчин с делециями субрегиона AZFc сперматозоиды отсутствовали (азооспермия). При анализе гистопрепаратов биоптата яичка, выполненного у двух из этих пациентов, было установлено, что у одного из них половые клетки отсутствовали в большинстве семенных канальцев.

Частота обнаружения микроделеций Y-хромосомы среди мужчин с бесплодием значительно варьирует в различных исследованиях (от 1% до 35%) [7,8,10,20]. Широкий разброс частот выявляемости делеций обусловлен влиянием ряда факторов, среди которых наибольшее значение имеют критерии отбора пациентов для проведения микроделеционного анализа. В среднем выявлено наличие делеций локуса AZF у 7,5% мужчин с бесплодием, при этом наибольшая частота делеций отмечена среди мужчин с идиопатической азооспермией (18%) или тяжелой олигозооспермией неясного генеза (14,3%) [9]. Количество делеций, выявленных по результатам нашего исследования, в общем аналогично частоте встречаемости делеций отдельных субрегионов или захватывающих несколько регионов, а также аналогично средней частоте встречаемости микроделеций в азиатских популяциях [20]. При этом соотношение между различными типами выявленных нами делеций в целом отражает структуру делеционных нарушений в локусе AZF у мужчин с бесплодием.

При делециях, захватывающих субрегионы AZFb и AZFc, у мужчин выявляются азооспермия и СКС. Определение зависимости степени нарушения сперматогенеза от размера и локализации делеций может иметь прогностическое значение для возможного получения сперматозоидов, пригодных для проведения ICSI (Intra Cytoplasmic Sperm Injection) – инъекцией сперматозоида в цитоплазму ооцита [5,8,11]. Наличие делеций, захватывающих субрегионы AZFa или AZFb, указывает на невозможность получения зрелых половых клеток, а у пациентов с делециями AZFc при биопсии яичка примерно в 50-70 % случаев удается получить зрелые сперматозоиды [5,11].

Результаты многочисленных исследований микроделеций Y-хромосомы у мужчин с бесплодием, а также оценка роли генов локуса AZF в дифференцировке и развитии мужских половых клеток убедительно свидетельствуют о высокой значимости генов Y-хромосомы в контроле сперматогенеза у человека. У специалистов в области генетики, андрологии, репродуктивной медицины произошло осознание того, что азооспермия является одной из наиболее распространенных причин бесплодия у мужчин, и исследование микроделеций Y-хромосомы широко вошло в практику. Молекулярно-генетический анализ Y-хромосомы на наличие классических микроделеций должен быть рекомендован всем мужчинам с азооспермией или олигозооспермией тяжелой степени.

Исследование микроделеций AZF локуса Y-хромосомы у мужчин с тяжелой формой олигозооспермии и азооспермии позволяет установить генетическую причину нарушения сперматогенеза и является важным диагностическим и прогностическим критерием, определяющим рациональную тактику лечения, выбор метода преодоления бесплодия, а также прогнозировать вероятность получения сперматозоидов для проведения экстракорпорального оплодотворения, в частности интрацитоплазматической инъекции сперматозоида в ооцит.

  1. Jungwirth A, Giwercman A, Tournaye H, Diemer T, Kopa Z, Dohle G, et al. Guidelines on Male Infertility. Eur Assoc Urol 2012; 62 (2): 324-332. DOI: 10.1016/j.eururo.2012.04.048
  2. Krausz C, Forti G, McElreavey K. The Y chromosome and male fertility and infertility. Int J of Androl 2003;26(2):70-75. DOI:10.1046/ j.1365-2605.2003.00402.x
  3. Reijo R, Lee TY, Salo P, Alagappan R, Brown LG, Rosenberg M, et al. Diverse spermatogenic defects in humans caused by Y chromosome deletions encompassing a novel RNA-binding protein gene. Nat Genet 1995;10(4):383-93. DOI: 10.1038/ng0895-383
  4. Гоголевский П.А., Гоголевская И.К. Y- хромосома имужское бесплодие (обзор литературы). Проблемы репродукции 1999; 5 (5): 26-34.
  5. Черных В.Б., Курило Л.Ф., Поляков А.В. Y-хромосома, AZF-микроделеции и идиопатическое бесплодие у мужчин, Проблемы репродукции. 2001, 5 (7): 47-58.
  6. Choi J, Song SH, Bak CW, Sung SR, Yoon TK, Lee DR, et al. Impaired spermatogenesis and gr/gr deletions related to Y chromosome haplogroups in Korean men. PLoS One 2013; 7(8): e43550. DOI:10.1371/journal.pone.0043550
  7. Ferlin A, Moro E, Rossi A, Foresta C, Rossato M, Garolla A, et al. Role of the AZFa candidate genes in male infertility. J of Endocr Invest 2000; 23(10): 646-651. DOI: 10.1007/bf03343788
  8. Беляева Н. А., Глинкина Ж. И., Калинина Е. А. Современные аспекты и проблемы мужского бесплодия, ассоциированного с мутацией AZF локуса хромосомы Y. Акушерство и гинекология 2012; 8(2): 21-27.
  9. Черных В.Б., Курило Л.Ф., Гоголевская И.К. Комплексное клинико-генетическое обследованиепациентов с азооспермией или олигозооспермией неясной этиологии. Проблемы репродукции 2001, 3 (7): 58-63.
  10. Foresta C, Moro E, Ferlin A. Y chromosome microdeletions and alterations ofspermatogenesis. Endocr Rev 2001; 22(2):226-239. DOI:10.1210/ edrv.22.2.0425
  11. Krausz C, Quintana-Murci L, McElreavey K. Prognostic value of Y deletion analysis: what is the clinical prognostic value of Y chromosome microdeletion analysis. Hum Reprod 2000;5(7):1431-1434. DOI:10.1093/ humrep/15.7.1431
  12. Simoni M, Bakker E, Eurlings M, Matthijs, Moro, Muller, et al. Laboratory guidelines for molecular diagnosis of Y-chromosomal microdeletion. Int J Androl 1999; 22(5):292-299. DOI:10.1046/j.1365-2605.1999.00193.x
  13. Зобкова Г.Ю., Баранова Е.Е., Донников А.Е., Мсхалая Г.Ж., Залетова В.В., Кошкина Т.Е., Трофимов Д.Ю. Спектр делеции фактора азооспермии (AZF) у мужчин с нормальным и нарушенным сперматогенезом. Проблемы репродукции 2017; 23(4): 109-113.
  14. Волков А.Н., Цуркан Е.В. PTsR-диагностика AZF-микроделеции при установлении генетических причин мужского бесплодия. Медицина в Кузбассе 2016; 3: 23-27.
  15. Здановский В. М., Гоголевский П. А., Гоголевская И.К. Тестирование микроделеций на Y-хромосоме у пациентов с различными нарушениями сперматогенеза. Проблемы репродукции 2000; 6(6): 56-59.
  16. Tiepolo L, Zuffardi O. Localization of factors controlling spermatogenesis in the non fluorescent portion of the human Y chromosome long arm. Hum Genet 1976; 34(2):119-124. DOI:10.1007/bf00278879
  17. Vollrath D, Foote S, Hilton A, Brown L, Beer-Romero P, Bogan J et al. The human Y chromosome: a 43-internal map based on naturally occurring deletions. Science 1992 Oct; 258 (5079): 52-59. DOI:10.1126/science.1439769
  18. Vogt PH, Edelmann A, Hirschmann P, Kohler MR. The azoospermia factor (AZF) of the human Y chromosome in Yq11: function and analysis in spermatogenesis. Hum Mol Gene 1996;5(7): 933-943. DOI:10.1071/rd9950685
  19. WHO (1999). Руководство ВОЗ по лабораторному исследованию эякулята человека и взаимодействия сперматозоидов с цервикальной слизью. Четвертое издание. Cambridge University Press, 1999. Пер. с англ. Р.А. Нерсесяна. Научн. ред. перевода проф. Л. Ф. Курило. М. 2001, 143 с.
  20. WangRX, FuC,YangYP,HanRR,DongY,DaiRL, et al.Male infertility inChina: laboratory finding for AZF microdeletions and chromosomal abnormalities in infertile men from NortheasternChina.JAssist ReprodGenet 2010; 27(7): 391–396. DOI: 10.1007/s10815-010-9420-9

Статья опубликована в журнале»Экспериментальная и клиническая урология» №2 2018, стр.90-93

источник

Анализ микроделеций локуса AZF Y-хромосомы

Мужское бесплодие встречается достаточно часто, и лечится индивидуально. Для того, чтобы правильно выстроить схему лечения, лечащему врачу необходимо знать точные причины. К тому же, иногда приходится прибегать к вспомогательным репродуктивным технологиям, таким как ЭКО или ИКСИ. Необходимость данной процедуры так же определяется путем специальных анализов.

Одним из них является анализ микроделеций локуса AZF У-хромосомы. Он рекомендован всем пациентам, которые проходят курс лечения бесплодия с помощью ИКСИ, к тому же, данное исследование требуется провести для мужчин, больных необструктивной формой азооспермии, а так же для тех, чей эякулят отличается пониженным содержанием сперматозоидов (то есть, ниже 10 млн на мл).

Это исследование проводится в течении 14 рабочих дней. Требуемым биоматериалом является венозная кровь.

Что должен выявить анализ

Микроделеция — это так называемое «выпадение» определенных участков хромосомы, что ведет к необратимым повреждениям генетического кода человека. В случае с AZF локусом У-хромосомы микроделеция приводит к бесплодию, так как расположенный в данном участке хромосомы генетический материал принимает участие в процессе сперматогенеза. Мутации в azf локусе кодируют развитие азоспермии.

Сам локус AZF разделен на три части — a, b и c. При этом выпадение может захватить как весь локус или же его регионы, так и их часть. В последнем случае вероятность выделения сперматозоидов наиболее высока.

Для чего он производится

В первую очередь, это исследование позволяет установить генетические причины, приводящие к нарушению образования сперматозоидов. Так же оно необходимо для:

  • корректировки методов лечения, чтобы не проводить ненужной терапии;
  • проведения дифференциальной диагностики мужского бесплодия;
  • выяснения вероятности получения сперматозоидов для того, чтобы провести ЭКО или же ИКСИ;
  • выяснения вероятности получения сперматозоидов методом биопсии яичка;
  • составления генетической карты потомства для того, чтобы выяснить, насколько сильна вероятность передать данную патологию по наследству.

Расшифровка результатов

В случае, если выяснилось, что весь локус AZF, или же регионы AZFa и AZFb целиком подверглись микроделеции, получение сперматозоидов невозможно. Поэтому лучше, если «выпал» регион AZFc, так как при его полной делеции есть вероятность олигозооспермии. Тем не менее, вероятна так же азооспермия, что говорит об отсутствии сперматозоидов в семенной жидкости. Однако у 70% мужчин, страдающих делецией AZFc региона, возможно получить необходимый материал для искусственного оплодотворения.

Данное исследование важно не только тем, что объясняет причину бесплодия у мужчины. Для клинических врачей подтверждение этого диагноза так же имеет большую важность, потому что позволяет обойтись без ненужного лишнего вмешательства в организм. То есть, врачи просто не назначают гормональное или хирургическое лечение бесплодия, не производя лишнего воздействия на организм больного.

К тому же, при определенном типе микроделеции AZF локуса есть вероятность получения сперматозоидов из непосредственно яичка. Данная процедура носит название TESE. Анализ локусов azf может проводится интраоперационно. Таким образом, этот анализ так же имеет прогностическое значение.

То есть, при AZFa или AZFb делециях вероятность получения сперматозоидов из тканей яичка стремится к нулю, однако можно попробовать это сделать. Тем не менее, большая часть попыток в этих случаях были неудачны. Однако при микроделеции AZFс региона вероятность удачи составляет 71%. Делеция azf локуса заключается в нарушении сперматогенеза. Следует понимать, что чем больший участок региона «выпал», тем ниже шансы на успешное проведение процедуры.

Передача отклонения по наследству

Необходимо понимать, что женщина не может являться носителем данной патологии, так как не имеет У-хромосомы. По мужской же линии данная патология наследуется со 100% вероятностью. То есть, если ЭКО или ИКСИ закончились удачно, все дети мужского пола будут иметь те же повреждения в хромосомной структуре так же необходимо провести анализ на микроделеции локуса azf y хромосомы.

Поэтому всех мальчиков, которые были рождены после ИКСИ у отцов с делецией в У-хромосоме, проверяют на фертильность в обязательном порядке.

источник

AZF-микроделеции и идиопатическое бесплодие у мужчин

Цитогенетическая и молекулярно-генетическая диагностика позволяют обнаружить макро- и микроделеции Y-хромосомы, захватывающие локус AZF, у 10-15% мужчин с азооспермией и у 5-10% мужчин с олигозооспермией тяжелой степени.

Результаты многочисленных исследований роли генетических факторов в этиологии бесплодия убедительно доказывают их ведущее место в структуре нарушений репродуктивной функции как у мужчин, так и у женщин. Одной из наиболее частых генетических причин бесплодия у мужчин являются делеции в локусе AZF (аzoospermiafactor), локализованном на длинном плече Y-хромосомы (Yq11), которые приводят к различной степени нарушениям сперматогенеза, от сниженной его активности до синдрома «только клеток Сертоли», проявляясь чаще всего азооспермией или олигозооспермией тяжелой степени.

При измененных показателях спермограммы азооспермия и олигозооспермия тяжелой степени составляют 10-20% и 15-20% соответственно от всех нарушений репродуктивной функции у мужчин. С помощью имеющихся в настоящее время методов цитогенетической и молекулярно-генетической диагностики макро- и микроделеции Y-хромосомы, захватывающие локус AZF, удается обнаружить у 10-15% мужчин с азооспермией и у 5-10% мужчин с олигозооспермией тяжелой степени.

Впервые роль делеций локуса Yq11 в этиологии нарушения сперматогенеза и бесплодия у мужчин показана в 1976 г. L.Tiepolo и O.Zuffardi. Дальнейшие молекулярно-генетические исследования позволили с помощью STS-технологии (sequence-tagged sites) построить детальную карту Y-хромосомы, включающую 43 делеционных интервала. Было подтверждено наличие в дистальной части длинного плеча Y-хромосомы локуса AZF, делеции которого ответственны за нарушение сперматогенеза. В 1996 г. Р.Vogt и соавт. на основе полученных данных о локализации и размере делеций предложили выделить в локусе Yq11.21-q11.23 три неперекрывающихся субрегиона: AZFa, AZFb и AZFc. Впоследствии для каждого субрегиона были выделены гены, ответственные за нарушение сперматогенеза: для AZFa — USP9Y и DBY, для AZFb — RBMY, для AZFc-peгиона — DAZ. Для каждого гена были выявлены гомологи, локализованные как на Х-хромосоме, так и на аутосомах. Определены нуклеотидная последовательность и размер каждого субрегиона: AZFa около 800 т. п.н., AZFb — 3,2 млн. п.н. и AZFc — 3,5 млн. п.н..

В случае делеции cубрегион AZFa у мужчин диагностируют азооспермию с синдромом «только клетки Сертоли». Данный субрегион не содержит повторяющихся последовательностей, и его делеции встречаются с низкой частотой — 5 % от всех микроделеций Y-хромосомы. Маркеры, позволяющие выявлять делеции этого субрегиона, имеют обозначения sY84, sY86 и sY615. У пациентов с полной делецией AZFa (отсутствие обоих генов субрегиона AZFa — USP9Y и DBY) практически всегда наблюдается синдром «только клетки Сертоли» первого типа, который характеризуется полным отсутствием клеток сперматогенного ряда в семенных канальцах. В случае полной делеции субрегиона AZFa не рекомендуется выполнять процедуры по выделению сперматозоидов.

Субрегион AZFb содержит последовательности, представленные в одной копии, и высокоповторяющиеся прямые и инвертированные палиндромные последовательности. Делеции одной копии или нескольких копий гена RBMY выявляются у мужчин с азооспермией или тяжелой олигозооспермией. Делеции локуса AZFb встречаются примерно в 16% среди всех микроделеций Y-хромосом. Большое значение для диагностики имеет полная делеция AZFb-субрегиона. В соответствии с указаниями European Academy of Andrology (EAA) и European Molecular Genetics Quality Network (EMQN), в подавляющем большинстве случаев при отсутствии двух маркеров (sY127 и sY134) имеется полная делеция AZFb-региона. В случае полной делеции AZFb, а также делеции AZFb с затрагиванием AZFa обычно наблюдаются тяжелые нарушения сперматогенеза с высоким риском синдрома «только клетки Сертоли». В случае дистальной делеции AZFb и AZFc нарушения сперматогенеза могут быть менее тяжелыми. При полной делеции AZFb-субрегиона может присутствовать задержка созревания сперматозоидов в ходе сперматогенеза.

AZFc-микроделеции обычно не столь губительны для сперматогенеза, как мутации в локусах AZFa или AZFb. У пациентов с делециями в субрегионе AZFc при биопсии яичка могут быть получены сперматозоиды для последующего их использования в процедуре ЭКО. Кроме того, в литературе есть сведения о случаях отцовства у пациентов с AZFc-делециями и олигозооспермией. В то же время, все попытки получения тестикулярных сперматозоидов у пациентов с делециями регионов AZFa и AZFb не дали положительных результатов.

В настоящее время для мужчин с тяжелой формой олигозооспермии единственно эффективным методом преодоления бесплодия является ИКСИ, а для пациентов с азооспермией — ИКСИ в сочетании с извлечением тестикулярных сперматозоидов с помощью ТЕSА (Testicular sperm aspiration). В ряде случаев использование репродуктивных технологий позволяет иметь собственных детей мужчинам, несущим делеции Y-хромосомы. Однако следует отметить наличие у них риска передачи данной делеции Y-хромосомы мальчикам (в 100% случаях), а также повышенного риска рождения детей с мозаицизмом 45,X/46,XY (с синдромом Шерешевского—Тернера, смешанной дисгенезией гонад или другой формой гермафродитизма). Поэтому всем пациентам с азооспермией или олигозооспермией тяжелой степени, а также мужчинам, которым планируется программа ЭКО в рамках комплексного клинико-генетического обследования, необходимо обязательное проведение анализа микроделеций Y-хромосомы и последующего медико-генетического консультирования.

источник

Читайте также:  От чего может быть бесплодие у мужчины