Диссертация (Генетические и эпигенетические особенности генома сперматозоида и их влияние на ранее эмбриональное развитие человека), страница 6

Интересно отметитьрегиональную зависимость показателей параметров спермиологического анализа. Так, вФинляндии, Эстонии и Литве показатели параметров спермиологического анализазначительно выше соответствующих показателей в Норвегии и Дании (Jorgensen et al., 2006).Несомненно, что три основных параметра спермограммы (концентрация, доляподвижных и морфологически нормальных форм сперматозоидов) являются важными дляоценки сперматогенеза.

Однако их количественное выражение не является строгимдиагностическим критерием бесплодия, и пациенты с аномальными параметрамиспермограммы могут иметь детей без использования вспомогательных репродуктивныхтехнологий. Снижение же качества эякулята по всем показателям может наблюдаться и уфертильных мужчин (Guziсk et al., 2001; Lewis, 2007).

   22  1.4.Генетические причины мужского бесплодия      По разным оценкам вклад генетических нарушений в этиологию мужского бесплодияварьирует от 15% до 30% (Ferlin et al., 2007).Условно, генетические нарушения, приводящие к снижению мужской фертильности,можно разделить на три группы: численные и структурные нарушения хромосом,субмикроскопические делеции, а также мутации генов.    1.4.1. Нарушения кариотипа      Числовые аномалии хромосомПри нарушении фертильности частота хромосомных аномалий конституциональногокариотипа достигает 14% при общепопуляционной частоте 0,7% (Shi and Martin, 2001).Среди хромосомных аномалий принято выделять геномные и хромосомные мутации.Причиной появления различных анеуплоидий является нерасхождение хромосом вмейозе, ошибки оплодотворения, утрата хромосом в процессе первых делений дробленияэмбриона.Синдром Дауна – наиболее распространенная хромосомная патология, встречающаясяс частотой 1/600 новорожденных (Hulten et al., 2008).В 95% случаев синдром Дауна обусловлен регулярной трисомией по 21 хромосоме,возникающей в результате нерасхождения хромосом в мейозе.

2-4% случаев обусловленыналичием унаследованной от родителей или возникшей de novo робертсоновскойтранслокации с вовлечением 21 хромосомы Оставшиеся 2-4% представлены мозаичнымвариантом, при котором в организме присутствует два и более генетически различныхклеточных клона (Vashist et al., 1971). Наиболее часто нерасхождение хромосом происходитво время первого мейотического деления. Причем в 88% случаев при образовании женскихполовых клеток, и лишь в 12% - в сперматогенезе (Sheth et al., 2007).У мужчин с трисомией по 21 хромосоме, как правило, наблюдается азооспермия илитяжелая форма олигозооспермии (Speed, 1989). В настоящее время подтверждены случаиотцовства пациентов с синдромом Дауна.

Так, например, мужчина с регулярной формойсиндрома Дауна является доказанным отцом мальчика с нормальным кариотипом (Pradhan etal., 2006).    23  При исследовании мейоза у мужчин с синдромом Дауна было показано, чтодополнительная 21 хромосома на стадии пахитены чаще не детектируется, реже входит всостав тривалента или представлена в виде унивалента. Дополнительная 21 хромосомаможет входить в состав полового пузырька, препятствуя инактивации X хромосомы,необходимой для нормального созревания сперматозоидов (Johannisson, 1983).У человека практически все описанные случаи численных аномалий в системеполовых хромосом совместимы с жизнью (Прокофьева-Берговская, 1969).Наиболее распространенными численными аномалиями половых хромосом вкариотипе у мужчин являются синдром Кляйнфельтера и дисомия по хромосоме Y (Sciuranoet al., 2009).Синдром Кляйнфельтера встречается с частотой 1-2/1000 новорожденных мужскогопола и в 14% случаев является причиной азооспермии (Morris et al., 2008).Около 80% мужчин с синдромом Кляйнфельтера имеют классический кариотип47,XXY, в остальных случаях наблюдаются такие варианты как мозаичный кариотип(47,XXY/46,XY), сверхчисленные X хромосомы (48,XXY; 49,XXXY) и сверхчисленные Yхромосомы (48,XXYY) (Maiburg et al., 2012).

Причиной появления дополнительных половыххромосом в кариотипе индивида становится нарушение расхождения хромосом в мейозеодного из родителей: в 2/3 случаев - в оогенезе, и в 1/3 - в сперматогенезе (Niemann, 2013).При синдроме Кляйнфельтера наблюдается азооспермия (в случае кариотипа 47,XXY)или тяжелые формы олигозооспермии (в случае мозаичного варианта кариотипа) (Georgiou etal., 2006). Также описаны случаи естественного наступления беременности от мужчин ссиндромом Кляйнфельтера (Foss and Lewis, 1971).Фенотипическая вариабельность при данном синдроме может быть связана сфеноменом интерференции, когда дополнительная Х хромосома мешает формированиюполового пузырька, связываясь со второй Х хромосомой, в результате у пациентов скариотипом 47,XXY происходит сверхэкспрессия гомологичных генов Х хромосом.Предполагается, что фенотипическая вариабельность при наличии сверхчисленных Ххромосом у мужчин может быть вызвана увеличением дозы таких генов Х хромосомы какUSP26, AR, DAX, XH2, FMR-1, FTHL17, TKTL1, TEX11, TAF2Q/TAF7L, TEX13A/B, NXF2(Jonge and Barrat, 2010).В большинстве случаев блокирование сперматогенеза происходит на стадиисперматогоний – сперматоцитов I порядка.

Однако известны случаи обнаружения единичныхсперматозоидов в эякуляте данных пациентов (Georgiou et al., 2006). Было показано, что умужчин с синдромом Кляйнфельтера существует гонадный мозаицизм – наличие как 46,XY    24  сперматогоний/сперматоцитов I порядка, так и 47,XXY сперматогоний/сперматоцитов Iпорядка (Georgiou et al., 2006).В настоящее время по вопросу о возможности вступления клеток 47,XXY в мейозидет активная дискуссия.В ходе многочисленных исследований показано, что 47,XXY сперматоциты I порядкавступают в мейоз, при этом в большинстве клеток на стадии пахитены профазы I хромосомыХ образуют бивалент, а Y хромосома представлена в виде унивалента.

Данноепредположение объясняет следующие факты: преобладание 24,ХY и 23,Х клеток на стадииокруглых сперматид. В результате мейоза 47,XXY клетки возникают две 23,Х и две 24,XYсперматиды (Georgiou et al., 2006; Yamamoto et al., 2002).По мнению других исследователей сперматогонии 47,XXY у пациентов с синдромомКляйнфельтера вступать в мейоз не способны (Egozcue et al., 2000; Kjessler, 1966). Приисследовании пациентов с мозаичным вариантом кариотипа при синдроме Кляйнфельтера(Egozcue et al., 2000) также было показано, что клетки 47,XXY не способны вступить вмейоз, о чем свидетельствует наличие достаточного числа премейотических сперматогониев47,XXY, в то время как на стадии пахитены фиксируются только 46,XY клетки.

Снижениеколичества сперматозоидов или их полное отсутствие в эякуляте может являться следствиемблокамейозаванеуплоидныхфолликулостимулирующегоклетках.гормона,Крометого,характернаядляповышеннаяпациентовконцентрацияссиндромомКляйнфельтера (Vendrell et al., 1999), нарушает расхождения хромосом в мейозе 46,XYклеток, результатом чего будет являться повышенная частота 24,XY сперматид (Egozcue etal., 2000).Частота образования несбалансированных сперматозоидов, содержащих две половыехромосомы, при классическом варианте синдрома Кляйнфельтера составляет в среднем6,29%, хотя, в некоторых случаях может достигать 25%, а при мозаичном варианте синдромасоставляет порядка 2,54% (0-7%) (Sarrate et al., 2005).Прикариотипе47,XYYпараметрыспермограммымогутварьироватьотнормозооспермии до тяжелых форм олигозооспермии (Egozcue et al., 2000).В настоящее время существуют две точки зрения на процесс мейоза клеток 47,XYY.Согласно первой гипотезе, дополнительная Y хромосома теряется клетками 47,XYY еще напремейотических стадиях (Thompson et al., 1967; Melnyk et al., 1969; Evans et al., 1970;Luciani et al., 1973) или в процессе мейоза (Burgoyne, 1979).Согласно второй гипотезы - сперматоциты 47,ХYY могут вступать в мейоз(Egozqueetal., 2000).

При этом некоторое количество анеуплоидных сперматогоний гибнет врезультате апоптоза (Roeder and Bailis, 2000), тогда как остальные способны завершить    25  мейоз и дифференцироваться до сперматозоидов. Некоторые исследователи считают, чтопродолжить мейоз могут лишь те клетки, в которых образуется структура тривалента ХYY(Blanco et al., 2001), а любые другие сочетания ХY + Y, Х + YY, Х + Y +Y, скорее всего,будут элиминированы.

Напротив, другие исследователи полагают, что при образованиитривалента нарушается нормальная инактивация Х хромосомы и, как следствие, мейозблокируется.При кариотипе 47,ХYY теоретически ожидаются высокие частоты образованиясперматозоидов 24,ХY и 24,YY (Blanco et al., 2001). В действительности, частотыобразования таких сперматозоидов достаточно сильно варьируют (от 0,24 до 9,37%; от 0,08до 4,65% соответственно) (Blanco et al., 2001). Вероятно, что появление диплоидныхсперматозоидов зависит не только от нарушения сегрегации хромосом, но и других факторовнеясной этиологии (Mroz et al., 1999).Структурные аномалии хромосомВ группе хромосомных перестроек, встречающихся у мужчин с нарушениемфертильности, выделяют робертсоновские и реципрокные транслокации, парацентрические иперицентрические инверсии, делеции, инсерции. Интересно отметить, у мужчин 84,4% всеххромосомныхперестроек,кромеробертсоновскихтранслокаций,имеютотцовскоепроисхождение, в то время как робертсоновские транслокации в 65% - материнское (Olsonand Magenis, 1988).

В 80% случаев структурные перестройки хромосом, возникающие denovo, имеют отцовское происхождение (Zini and Agarwal, 2011).Какправило,уносителейструктурныхперестроекнаблюдаетсяснижениефертильности. При этом параметры спермограммы могут варьировать от нормозооспермиидо азооспермии (Egozcue et al., 2000). Поведение хромосом с перестройками в мейозезависит от длины и структурных особенностей вовлеченных в перестройки участковхромосом (Jalbert and Sele, 1979), от частоты кроссинговеров (Laurie and Hulten, 1985), отлокализации точек разрыва (Ashley, 1988).Исследования структуры синаптонемного комплекса на стадии профазы I мейоза упациентов с хромосомными перестройками в большинстве случаев показали наличиеаномалий синапсиса, приводящих к блокированию мейоза и снижению концентрациисперматозоидов в эякуляте (Speed and Chandley, 1990).Протяженные делеции и дупликации в кариотипе чаще всего летальны.