y染色體azf基因缺失與男性不育的相關(guān)性

y染色體azf基因缺失與男性不育的相關(guān)性

人類的y染色體是一個小的近端絲狀染色體，具有為正常男性所特有的特征，并決定男性的性別。Y染色體的異常以及長度多態(tài)通常會導(dǎo)致男性生育異?；蛞鹌渌矫娴倪z傳效應(yīng)。Y染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)畸變都必將導(dǎo)致基因的增多、缺失或重排,進(jìn)而導(dǎo)致一系列的臨床癥狀。近年來,隨著Y染色體多態(tài)的深入研究,Y染色體的遺傳標(biāo)記在人類學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)、群體遺傳學(xué)、臨床遺傳學(xué)和法醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。1.放射線是否組成par人類Y染色體正常情況下僅大于21和22號染色體,由長臂和微小的短臂組成。使用流式細(xì)胞儀測定Y染色體大小約60Mb,由擬常染色體區(qū)(pseudoautosomalregion,PAR)和Y特異區(qū)(Y-encoded)組成。擬常染色體區(qū)約占Y染色體的5%,位于Y染色體兩末端,在男性減數(shù)分裂過程中,參與X染色體的配對、交換。其余的大部分區(qū)域為Y染色體特異區(qū)。Y特異區(qū)在減數(shù)分裂時不與X染色體發(fā)生重組,使Y染色體的單體群保持完整,并以單倍型的形式由父親傳遞給兒子,呈穩(wěn)定的父系遺傳,否則,性別決定的染色體基礎(chǔ)就被破壞。在Y染色體長臂第5、6區(qū)間存在Y染色體上4個與精子生成相關(guān)的大區(qū)域,統(tǒng)稱為AZF(azoospermiafactor,AZF),即AZFa、AZFb、AZFc和AZFd區(qū)。2.雙性子癥狀的azf篩選1976年Tiepolo首次報道在無精子癥男性中發(fā)現(xiàn)Yq6的缺失及遠(yuǎn)側(cè)端遺傳物質(zhì)的丟失,因此提出在Y染色體長臂非熒光區(qū)域(Yq11.23)存在控制精子發(fā)生的基因,并命名為無精子基因AZF。AZF內(nèi)的候選基因定位于Yq11,這一區(qū)域的異常和大多數(shù)原發(fā)性無精子癥的發(fā)生密切相關(guān)。1996年Vogt等將Y染色體長臂上主導(dǎo)精子形成的區(qū)域分為AZFa、AZFb和AZFc區(qū),這3區(qū)染色體上的基因分別主導(dǎo)精子形成過程中的不同階段。(1)dby基因缺失AZFa主要包含3個候選基因:USP9Y(ubiquitinspecificprotease9,Ychromosome)、DBY(deadboxontheYchromosome)和UTY(ubiquitousTPRmotifontheYchromosome)。目前認(rèn)為前兩者與男性不育有關(guān)。Foresta等研究認(rèn)為,DBY基因是該區(qū)的主要候選基因,USP9Y基因可能對DBY的表達(dá)起下調(diào)作用。相對而言DBY基因缺失發(fā)生率較高,該基因只在睪丸中表達(dá)。DBY有17個外顯子,編碼一個ATP依賴的RNA解旋酶,屬于DEADBOX(Asp-Glu-Ala-Asp)家族,在AZFa區(qū)內(nèi)DBY的缺失率比USP9Y高,而且鼠DBY的同源基因PL10在睪丸特異性表達(dá),因此有人認(rèn)為DBY在AZFa缺失表型中起更重要的作用,但是它在生殖細(xì)胞發(fā)育中確切的作用尚未知曉。DBY基因在睪丸組織中雖僅有少量表達(dá),但對精子發(fā)生起著重要調(diào)控作用。USP9Y基因,也稱為DFFRY,是最早發(fā)現(xiàn)的AZFa的候選基因,約159kb,主要表達(dá)和編碼蛋白水解酶,與精子的發(fā)生有關(guān),人類的USP9YRNA主要在成人和胚胎組織中表達(dá),包括睪丸。這是惟一的一個在無精和嚴(yán)重少精癥患者中檢測到點突變的基因。USP9Y基因缺失的患者多表現(xiàn)為無精子癥,但該基因的缺失率較低,DBY基因的缺失表現(xiàn)為SCOS和生精障礙,但USP9Y和DBY基因的同時缺失則僅表現(xiàn)為SCOS,因而提示只有二者的同時缺失才能發(fā)生完全的無精癥。USP9Y在Y染色體上為單拷貝,并在X染色體上有同源基因;其產(chǎn)物可能具有C端泛素水解酶功能,不是睪丸特異表達(dá)。UTY是一種H-Y抗原,有一個TPR(tetratricopeptiderepeats)重復(fù)序列,可能與蛋白質(zhì)的相互作用有關(guān)。但UTY基因作用的確切機制仍不清楚。(2)rbmi1基因缺失與精子生成相關(guān)的基因是RBMY(RNAbindingmotifontheYchromosome,RBMY),后來研究顯示有20-50個RBMY基因和假基因分布在整個Y染色體上,這些拷貝至少可以分為6個亞家族。其中只有RBMY1為可轉(zhuǎn)錄的基因,最具有功能的拷貝位于6B區(qū),成為AZFb區(qū)最主要的候選基因。RBMY1主要參與RNA代謝,與其他調(diào)節(jié)剪切因子共同調(diào)節(jié)mRNA前體的剪切。RBMY1的缺失可引起減數(shù)分裂障礙,進(jìn)而影響單倍體的形成,造成男性不育。AZFb區(qū)缺失患者可能是由于一些基因的mRNA前體剪接發(fā)生障礙而導(dǎo)致精子發(fā)生障礙。就AZFb缺失與精子生成障礙的關(guān)系研究認(rèn)為,整個AZFb或者AZFb-c缺失患者,可能由于缺失的延伸或在X和Y染色體配對過程中所需基因的缺失造成減數(shù)分裂中期的染色體不配對,最終造成生精障礙?，F(xiàn)已確認(rèn)在RBMY基因敲除小鼠中有生殖細(xì)胞發(fā)育阻滯現(xiàn)象。(3)daz基因家族在精子發(fā)生和成熟中的作用根據(jù)Vogt等對AZF區(qū)的定位,AZFc區(qū)位于D20-D22,長度約3.5Mb,該區(qū)最主要的一個候選基因是DAZ(deletedinazoospermia,DAZ)。人類的DAZ基因家族包括兩個常染色體基因(BOULE、DAZL)和Y染色體DAZ基因族。DAZ基因結(jié)構(gòu)與RBMY相似,至少有16個外顯子,編碼的蛋白氨基端有一個RNA結(jié)合基序,靠近羧基端有一個重復(fù)序列,是一個多拷貝基因家族(包括BOUBLE、DAZL、DAZ)在AZF缺失中DAZ基因的缺失發(fā)生率最高,DAZ的表達(dá)限于精原細(xì)胞和早期的精子細(xì)胞,DAZ基因的點突變可以導(dǎo)致無精癥的發(fā)生。但由于DAZ基因的多拷貝特性使其缺失時有不同的表型,從無精到少精子產(chǎn)生。人DAZL基因在原始生殖細(xì)胞、成人睪丸及卵巢中表達(dá),但在卵巢中表達(dá)水平低。Vogel等對小鼠DAZL進(jìn)行敲除,將人類的DAZ或DAZL基因?qū)牒?其精子發(fā)生功能得到部分代償,且攜帶DAZL的小鼠產(chǎn)生出更多的早期生殖細(xì)胞,證明了DAZL在精子發(fā)生和成熟中的作用。近來在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)DAZ基因家族中的第三個成員BOULE,它在人類睪丸中特異性表達(dá),從精細(xì)胞的減數(shù)分裂到精子成熟持續(xù)存在,表明了BOULE基因在精子發(fā)生和成熟中起著一定的作用。Kuo等在DAZ缺失的患者中發(fā)現(xiàn)DAZL和BOULE表達(dá)降低,但有待于大量的臨床病例研究。(4)azfd微缺失率Kent-First等用STS檢測了514例不育患者和912例正常對照,證明除了以上3個AZF區(qū)外,在AZFb和AZFc之間還存在一個新的AZF區(qū)(AZFd)。該區(qū)缺失率高于其它各區(qū)。AZFd微缺失的患者為輕度少精或精子數(shù)目正常但精子形態(tài)異常。至今尚未在AZFd內(nèi)發(fā)現(xiàn)新的功能基因或調(diào)節(jié)基因,可能在此區(qū)內(nèi)存在DAZ或RBMY基因的拷貝。3.azfa缺失的臨床表現(xiàn)Y染色體AZF基因微缺失的形成,是一種隨機事件,不依賴于Y染色體出現(xiàn)的背景,可能是其它的遺傳或環(huán)境因素所致。研究發(fā)現(xiàn)Y染色體微缺失可以發(fā)生在生育男性,報道的發(fā)生率為0.87%以下,但其差異很大,也有報道為1%-55%。近年報道在無精癥患者中Y染色體微缺失的發(fā)生率為10%-15%,而在嚴(yán)重少精癥患者中其發(fā)生率為5%-10%。并發(fā)現(xiàn)Y染色體微缺失不僅發(fā)生在原因不明的生精障礙男性患者中,也可發(fā)生在已知原因的不育患者中。AZFa缺失者25%有部分精子生成受抑而表現(xiàn)嚴(yán)重少精子,當(dāng)AZFa區(qū)多個大片斷缺失時,呈現(xiàn)同樣嚴(yán)重的表型。病理表現(xiàn)為Sertoli細(xì)胞綜合征(SCOS)Ⅰ型(無精原細(xì)胞出現(xiàn))。AZFb缺失與無精子或嚴(yán)重少精子相關(guān),通常病理表現(xiàn)為精子生成受阻在精母細(xì)胞階段,導(dǎo)致生精障礙。AZFc缺失者精子計數(shù)從無到正常但伴精子形態(tài)異常,病理表現(xiàn)為無精子癥或極度少精子癥,且與SCOSⅡ型相關(guān)(一些精原細(xì)胞呈現(xiàn),并有有限的精子生成或精子生成很少)。AZFa缺失不常見(1%-5%),一般與SCOSⅠ型相聯(lián)系,AZFb+AZFc缺失最頻繁并可能與各種類型精子生成障礙相關(guān)。AZFd缺失者常表現(xiàn)為極度少精子或精子形態(tài)異常。4.azf基因型與表型關(guān)系:臨床應(yīng)用下女性補由于Y染色體AZF各區(qū)的微缺失是造成男性不育的重要原因,因此Y染色體AZF微缺失的臨床檢