Диссертация (Генетические и эпигенетические особенности генома сперматозоида и их влияние на ранее эмбриональное развитие человека), страница 7

Размерыделецийидупликаций,выходящиезапределыразрешающейспособностицитогенетического метода (менее 10 Мб), не регистрируются под микроскопом и, поэтому, ванализируемую с помощью стандартных цитогенетических методов группу не попадают.    26  У мужчин с нарушением репродуктивной функции реципрокные транслокации вкариотипе встречаются в 4–10 раз чаще, чем у фертильных мужчин.

В мейозе при наличиитранслокации нарушается нормальное спаривание перестроенных хромосом и образуетсяфигура квадривалента. Из всех вариантов расхождения хромосом квадривалента только вслучае чередующегося расхождения хромосом, когда к одному полюсу расходятся дветранслоцирванные хромосомы, а к другому две интактные, смогут образоваться нормальныесбалансированныесперматозоиды.Соотношениеразличныхвариантоврасхожденияхромосом, скорее всего, зависит от размеров транслоцированных фрагментов и от того,какие именно хромосомы участвуют в транслокации (Дыбан и Баранов, 1976; Guttenbach etal, 1997). Именно поэтому частоты аномальных сперматозоидов у носителей реципрокныхтранслокаций значительно варьируют (от 29,37 до 70,2%) (Sarrate et al., 2005).Робертсоновские транслокации представляют собой центрические слияния междудвумя акроцентрическими хромосомами с образованием одной метацентрической илисубметацентрической хромосомы.

Наиболее частыми являются транслокации междухромосомами13и14(45,XY,der(13;14)(q10;q10))ихромосомами14и21(45,XY,der(14;21)(q10;q10) (Shah et al., 2003). В мейозе транслоцированные хромосомыспариваются со своими нормальными гомологами, в результате чего образуется структуратривалента,котораясбалансированныеможетпривестисперматозоидыкявляютсяблокированиюрезультатоммейоза.Нормальныепредпочтительнойцис-ориентации тривалента на стадии профазы мейоза I и последующего чередующегосярасхождения хромосом тривалента (Vidal et al., 1982; Templado et al., 1984 цит.

по Egozcue etal., 2000). Частоты аномальных сперматозоидов у носителей робертсоновских транслокацийварьируют от 7 – 36% (Sarrate et al., 2005).Перицентрические инверсии – структурные внутрихромосомные перестройки,формирующиеся в результате двух разрывов хромосомы по обеим сторонам от центромеры ипоследующимповоротомна180осегментамеждуточкамиразрыва.Частотаперицентрических инверсий в кариотипе мужчин из бесплодных супружеских пар в 13 развыше по сравнению с частотой перицентрическиъх инверсий у фертильных мужчин (Morelet al., 2007).

Для большинства носителей инверсий характерен нормальный фенотип инормальные параметры спермограммы в том случае, если в точке разрыва не локализован«критический» ген (Shashi et al., 1996). При спаривании инвертированной хромосомы снормальным гомологом происходит образование инверсионной петли, а наличие нечетногочисла хиазм внутри петли приводит к образованию перестроенных хромосом с делецией идуплкацией районов за пределами инверсионной петли. Вероятность прохождениякроссинговера в пределах инвертированного фрагмента зависит от  морфологии  27  инвертированной хромосомы,длиныперестроенного фрагмента и локализации точекразрыва (Morel et al., 2007).

Показано, что частота рекомбинации может меняться взависимости от размера инвертированного фрагмента. Если инвертированный фрагментсоставляет менее 30% от размера хромосомы, то происходит как спаривание, так ирекомбинация (Winsor et al., 1978), при этом делецированный и дуплицированныйфрагментыбудутдостаточнонебольшогоразмера.Вбольшинствеслучаевперицентрические инверсии затрагивают гетерохроматиновые районы хромосом 1, 9, 16 и Yхромосому (Egozcue et al., 2000).

Предполагается, что инверсии гетерохроматиновыхрайонов хромосом представляют собой вариант полиморфизма (Egozcue et al., 2000).Парацентрические инверсии, как правило, не влияют на фенотип, но, если угетерозиготы по инверсии (т.е. организме, несущем как нормальную хромосому, так ихромосомусинверсией)происходиткроссинговер,тосуществуетвероятностьформирования аномальных половых клеток. Показано, что наличие структурных нарушенийхромосом может быть причиной межхромосомного эффекта, который проявляется особенночастопринарушениикроссинговераиформированиивмейозеунивалентов,интерферирующих с расхождением других хромосом.

Термин «межхромосомный эффект»был предложен в 1965 году Полем Леженом (Дыбан и Баранов, 1976). О межхромосомномэффекте говорят тогда, когда наблюдается аномальное расхождениехромосом, неучаствующих в перестройке, результатом чего является появление сперматозоидов,анеуплоидных по этим интактным хромосомам. Так, в 58% случаев всех робертсоновских и в64% случаев всех реципрокных транслокаций наблюдается проявление межхромосомногоэффекта (Martin, 2008).1.4.2. Микроделеции Y хромосомы      Одной из частых причин нарушений репродуктивной функции у мужчин являютсямикроделеции Y хромосомы (Черных и др., 2001; Черных и др., 2003, Черных, 2009).Y хромосома – самая маленькая хромосома в геноме человека, содержит 60миллионов пар оснований (Morton, 1991). На концах короткого (Yp) и длинного (Yq) плечейY хромосомы расположены псевдоаутосомные районы, гомологичные соответствующимпсевдоаутосомным районам Х хромосомы, по которым и происходят спаривание ирекомбинация половых хромосом в мейозе.

Генетическая информация, находящаяся в Yхромосоме, является важной для детерминации мужского пола и для нормальногопрохождения процесса сперматогенеза. Критическим моментом в формировании половойсистемы по мужскому типу является синтез транскрипционного фактор SRY, ген которого    28  расположен в проксимальной части короткого плеча Y хромосомы (Koopman et al., 1991цит. по Maduro et al., 2003). Делеции этого района хромосомы приводят к появлениюиндивидов женского пола с кариотипом 46,ХY (Jager et al., 1990 цит.

по Maduro et al., 2003).Микроделеции длинного плеча Y хромосомы (Yq), встречаются с частотой 1 на 1500– 3000 мужчин (Черных, 2009). В некоторых случаях такие делеции приводят к тяжелымформам нарушения сперматогенеза, вплоть до полной потери фертильности и синдрома«только клетки Сертоли» (Черных, 2009).Один из локусов длинного плеча Y хромосомы - Yq 11.21-23, называемый «локусфактора азооспермии (AZF)» (Tiepolo and Zuffardi, 1976 цит. по Huynh et al., 2002), содержиттрирайона:AZFa,AZFb,AZFc,такжепредполагаютналичиерайонаAZFd,располагающегося между AZFb и AZFc (Kent-First et al., 1999; Oates et al., 2003 цит.

поHuynh et al., 2002). Наиболее часто (около двух третей всех случаев) делеции обнаруживаютв AZFc - районе (Черных, 2009). С частотой около 15% встречаются делеции,захватывающие районы AZFc и AZFb или только AZFb район (AZFb + AZFс и AZFbделеции).

Реже всего (около 5% всех делеций длинного плеча Y хромосомы) встречаютсяделеции AZFа - района (Черных, 2009).Делеции Y хромосомы, которые могут быть идентифицированы с помощьюцитогенетических методов, называются макроделециями. Делеции, захватывающие толькоодин или более районов локуса AZF, называются микроделеции и могут быть выявленнымитолько с помощью молекулярно-генетических методов анализа (Черных и др., 2003).Существует зависимость степени нарушения сперматогенеза от размера и локализации AZFделеций.

Так, если делеция полностью захватывает районы AZFa или AZFb, то нормальныесперматозоиды не образуются. При отсутствии района AZFс в 50% - 70% случаев возможнообразование зрелых половых клеток (Черных и др., 2003). Большинство полных делецийобразуются de novo, однако известны случаи, когда делеции унаследованы от отца. ДелецииY хромосомы, не захватывающие районы AZF, называются неполными или частичнымиAZF делециями. Для оценки характера происхождения Y-микроделеций (мутация de novoили унаследованная) необходимо молекулярно-генетическое обследование отца, братьев идругих мужчин семьи пробанда (Черных, 2009).Проксимальный конец района AZFa представлен следующими генами: DFFRY (ген,гомологичный гену дрозофилы, отвечающему за развитие крупных фасеток), DBY (“dead boxon the Y”), UTY, AZFaT1.

К настоящему времени функции перечисленных генов остаются доконца не выясненными, однако при их отсутствии наблюдаются нарушение процессасперматогенеза. Ген DFFRY,(сейчас - ген USP9Y), имеет копию в Х хромосоме. Этоединственный ген локуса AZF, исследованный на наличие точковых мутаций. Делеции или    29  точковые мутации данного гена приводят к снижению активности сперматогенеза (Lahn,Page, 1997 цит. по Huynh et al., 2002).

У бесплодных мужчин делеции чаще затрагивают генDBY, чем ген USP9Y, что также сказывается на снижении фертильности или вызываетсиндром «только клетки Сертоли», в то время как делеции обоих генов приводят к синдрому«только клетки Сертоли» (Foresta et al., 2000 цит. по Huynh et al., 2002). Дупликации влокусе AZFa не вызывают нарушения фертильности (Huynh et al., 2002).В районе AZFb расположен ген RBMY, принадлежащий семейству из 30 генов (Chaiet al., 1997), делеции которых приводят к потере фертильности у мужчин (Delbridge et al.,1999). Другой ген данного региона – мультикопийный ген CDY отвечает за модификациюхроматина в мейозе (Lahn and Page, 1999).Ген DAZ – первый ген-кандидат на участие в сперматогенезе, идентифицирован влокусе AZFc (Reijo et al., 1995). DAZ входит в семейство мультигенов, полиморфных попервичной нуклеотидной последовательности и числу нуклеотидных повторов.

Продуктыданногогенаобеспечиваютпосттранскрипционныйконтрольпозднихэтаповдифференцировки сперматогенных клеток (Habermann et al., 1998). Делеции гомологичногогена у дрозофилы приводят к азооспермии у самцов, поэтому предполагают, что он играетважную роль в регуляции сперматогенеза у человека (Eberhart et al., 1996). Гомолог этогогена, картирован в локусе 3р24, экспрессируется в тканях яичка. Слабая экспрессии этогогена обнаружена в яичниках. При делеции гена DAZ наблюдается полное отсутствиесперматозоидов. Другие гены региона AZFc - TTY2 и BPY2 - Y - специфичныемультикопийные гены с характерной тканеспецифичной экспрессией (Lahn and Page, 1997цит. по Huynh et al., 2002) и неизвестной функцией1.4.3.

Микроделеции генов аутосомной локализации и генов хромосомы X  Имеются данные, что в процессе сперматогенеза транскрибируется примерно 10-15%всех генов человека, то есть почти столько, сколько в нейронах головного мозга и вдвоебольше, чем в клетках печени (5-7%) (Корочкин, 1997, 2002). Поэтому, не случайно, чтомутации многих генов аутосомной локализации или генов Х-хромосомы могут приводить ксерьезным нарушения сперматогенеза.