(李铮)Y染色体微缺失与男性不育关系.ppt
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参见附件(127KB)。
Y染色体微缺失与男性不育
*据世界卫生组织(WHO )统计，全世界约有15% 夫妇遭受不育的困扰
* 10-30% 患者由于遗传学异常引起
* Y 染色体微缺失是导致男性不育的主要遗传学因素
Y染色体微缺失的发生率
* 欧洲男科协会统计资料
* 男性原因 40%
* Y染色体微缺失 7%
* 国内文献资料
* 微缺失检测率在 7-30%
* 一般认为占无精少精患者的10%左右
* 数据的不一致跟选择标本的标准和检测位点的设计有关
Y染色体微缺失
研究概况
* 目前，欧美许多分子遗传学实验室和生殖医学实验室已
经广泛开展Y染色体微缺失的研究和临床应用
* 随着人类Y 染色体DNA文库和覆盖整个Y 染色体DNA序列标签位点(sequence tag sites, STS)物理图谱的建立，应用PCR方法对男性不育患者进行Y染色体微缺失的诊断的方法已经成为国内外学者的共识
* 有关Y染色体微缺失诊断的临床意义、研究方法、研究对象及检测位点的选择等方面仍存在较多的争议
*1976年
Tiepolo等发现6名无精症患者Y染色体长臂远端部分缺失，将改区域命名为无精子症因子(Azoospermia factor, AZF )基因。揭开了人类研究Y染色体微缺失与男性不育的序幕
*1991年
Vogt等将AZF定位于Yq11.22-11.23
*1996年
Vogt等进一步将AZF划分为三个区域：AZFa，AZFb和AZFc
Y染色体微缺失检测在欧美的临床应用
* 1976年
Tiepolo等发现无精子症因子(Azoospermia factor, AZF )基因，拉开了人类研究Y染色体微缺失与男性不育的序幕
* 1999年
Simoni等总结1976年以来的研究成果，制定了世界上第一份Y染色体微缺失的分子诊断标准
* 2003年
欧洲男科学会总结1999年版标准4年来的执行情况，并根据4年来的生物学发展情况，对1999年版的标准给予充分肯定
AZF 区域相关基因的结构和功能
* USP9Y基因(ubiquitin-specific protease 9, Y )
* 最早发现的AZFa候选基因
* 约159kb，含46个外显子
* 主要表达和编码蛋白水解酶跟精子的发生有关
* USP9Y基因缺失的病人多表现为无精子症
* 该基因的缺失率较低
* USP9Y基因的点突变也可能是精子发生障碍的病因
AZF 区域相关基因的结构和功能
* DBY基因(dead box y-pollible belicase)
* 约1.5kb，含13个外显子，其5?ˉ端距USP9Y的3'端约45kb
* 其编码RNA水解酶中DEAD BOX的基序
* 主要参与RNA的代谢，两个转录物之一可在睾丸中表达
* DBY基因的缺失表现为SCOS和生精障碍，但USP9Y和DBY基因的同时缺失则仅表现为SCOS，提示只有二者的同时缺失才能发生完全的无精症
AZF 区域相关基因的结构和功能
* CDY基因(chromation-binding domain)
* CDY基因家族包括CDY1和CDY2
* 其编码的蛋白质主要作用就是在精子发生过程中修饰DNA和常染色体蛋白
* CDY只存在于灵长类动物，为睾丸特异性表达，CDY 1-minor的表达预示着完全性精子的发生，而DAZ和YRRM的表达仅仅预示着生殖细胞的出现
AZF 区域相关基因的结构和功能
* DAZ基因(deleted in azoospermia)
* 是一个有4拷贝基因家族，位于Y染色体6区
* 编码RNA结合蛋白，主要分布在减数分裂后的生殖细胞(精子细胞、精子)中
AZF 区域相关基因的结构和功能
* YRRM(RNA hinging motif)
* 是一个多拷贝基因家族，至少包括30个基因和假基因(pseudogene)，大多数基因拷贝没有活性。在Y染色体的长臂和短臂上均有分布。
* YRRM有YRRMI和YRRM2两种形式，YRRM2有种族特异性，可能不是精子发生所必需，而YRRMI在所有男性睾丸的精原细胞和精母细胞中特异表达
* 功能上跟DAZ基因一样编码RNA结合蛋白，主要参与RNA的代谢，与其他调节剪切因子共同调节mRNA前体的剪切1201
* YRRMI的缺失可引起减数分裂障碍，进而影响单倍体的形成，造成男性不育
AZF 区域相关基因的结构和功能
* 其它基因
除了上述基因外，Y染色体上还有一些候选基因，如SPGYI,TTY,UTY,SMCY,DYS240等等，相关研究报道，他们的缺失与男性
不育有关，但其具体作用机制目前不清。
AZF区的序列特征
* 重复序列
* 回文序列
Y染色体微缺失的分子机理
AZF 缺失频率
AZFa:3%
AZFb:9%
AZFc:79%
AZFb+c :6%
AZFa+b+c:3%
Y染色体微缺失与睾丸的病理组织学
* AZFa缺失
表现为支持细胞综合征 (sertoli cell-only syndrome，SCOS) 和小睾丸，即SCOSI: 曲细精管中没有生殖细胞；SCOS II :既有缺乏生殖细胞的管道
* AZFb缺失
AZFb缺失表现为生精障碍，主要停留在精母细胞阶段
* AZFc缺失
组织学表现较为分散，从SCOS到接近正常的精子；AZFc缺失可能与轻度少精或数目正常但形态异常的精子有关。
Y 染色体微缺失和治疗
* 希望渺茫
无论是整个AZFa还是AZFb缺失，或者AZFb+c缺失，通过睾丸穿刺等手段获取精子的机会几乎为零。此类患者建议不必要进行穿刺和对女方进行促排卵。可以减少无谓的经济负担和各种并发症。
* 还有机会
AZFc发生缺失的频率最高，情况也相对比较乐观。缺失者精子计数从无到正常，但通常伴有精子形态异常。研究表明，因AZFc缺失导致的无精子患者采用ICSI等技术辅助生育效果一般比较好。但这些患者的男性后代也会发生AZFc缺失。
给某些无精子症患者药物治疗，还能促进精子生成。
Selman HA, et al. Fertil Steril. 2004 Jul;82(1):218-9.
Y染色体微缺失的检测技术
* 最先使用的是Southern印迹和广泛空间的cDNA法，Yq有1%的检出率。
* 以STS为基础的PCR法、多重PCR法、PCR-SSCP法、PCR-RELP法、纤维荧光原位杂交( fibre flurescent in situ hybridization )
* 以直接检测基因缺失为基础的多重PCR法
结语
总之，因为分子生物学技术和辅助生育技术的发展，我们关于Y染色体微缺失与男性不育的研究取得了可喜的成绩，同时我们也面临着新的挑战，如:
* Y染色体上与男性不育有关的相关基因，他们准确的生化功能是什么?
* 他们在参与RNA的代谢过程中，与其他蛋白质之间的相互作用是什么?
* 进行ICSI时，如何避免遗传性缺陷问题？
* 对未来不育男性患者施行基因治疗的可行性评价等问题，目前仍然不清楚。
相信随着科学的不断进步，特别是人类基因组计划的(human genome project, HGP)完成，这些问题必将得到解决!人类征服男性不育不再是梦!
Y染色体微缺失与男性不育
*据世界卫生组织(WHO )统计，全世界约有15% 夫妇遭受不育的困扰
* 10-30% 患者由于遗传学异常引起
* Y 染色体微缺失是导致男性不育的主要遗传学因素
Y染色体微缺失的发生率
* 欧洲男科协会统计资料
* 男性原因 40%
* Y染色体微缺失 7%
* 国内文献资料
* 微缺失检测率在 7-30%
* 一般认为占无精少精患者的10%左右
* 数据的不一致跟选择标本的标准和检测位点的设计有关
Y染色体微缺失
研究概况
* 目前，欧美许多分子遗传学实验室和生殖医学实验室已
经广泛开展Y染色体微缺失的研究和临床应用
* 随着人类Y 染色体DNA文库和覆盖整个Y 染色体DNA序列标签位点(sequence tag sites, STS)物理图谱的建立，应用PCR方法对男性不育患者进行Y染色体微缺失的诊断的方法已经成为国内外学者的共识
* 有关Y染色体微缺失诊断的临床意义、研究方法、研究对象及检测位点的选择等方面仍存在较多的争议
*1976年
Tiepolo等发现6名无精症患者Y染色体长臂远端部分缺失，将改区域命名为无精子症因子(Azoospermia factor, AZF )基因。揭开了人类研究Y染色体微缺失与男性不育的序幕
*1991年
Vogt等将AZF定位于Yq11.22-11.23
*1996年
Vogt等进一步将AZF划分为三个区域：AZFa，AZFb和AZFc
Y染色体微缺失检测在欧美的临床应用
* 1976年
Tiepolo等发现无精子症因子(Azoospermia factor, AZF )基因，拉开了人类研究Y染色体微缺失与男性不育的序幕
* 1999年
Simoni等总结1976年以来的研究成果，制定了世界上第一份Y染色体微缺失的分子诊断标准
* 2003年
欧洲男科学会总结1999年版标准4年来的执行情况，并根据4年来的生物学发展情况，对1999年版的标准给予充分肯定
AZF 区域相关基因的结构和功能
* USP9Y基因(ubiquitin-specific protease 9, Y )
* 最早发现的AZFa候选基因
* 约159kb，含46个外显子
* 主要表达和编码蛋白水解酶跟精子的发生有关
* USP9Y基因缺失的病人多表现为无精子症
* 该基因的缺失率较低
* USP9Y基因的点突变也可能是精子发生障碍的病因
AZF 区域相关基因的结构和功能
* DBY基因(dead box y-pollible belicase)
* 约1.5kb，含13个外显子，其5?ˉ端距USP9Y的3'端约45kb
* 其编码RNA水解酶中DEAD BOX的基序
* 主要参与RNA的代谢，两个转录物之一可在睾丸中表达
* DBY基因的缺失表现为SCOS和生精障碍，但USP9Y和DBY基因的同时缺失则仅表现为SCOS，提示只有二者的同时缺失才能发生完全的无精症
AZF 区域相关基因的结构和功能
* CDY基因(chromation-binding domain)
* CDY基因家族包括CDY1和CDY2
* 其编码的蛋白质主要作用就是在精子发生过程中修饰DNA和常染色体蛋白
* CDY只存在于灵长类动物，为睾丸特异性表达，CDY 1-minor的表达预示着完全性精子的发生，而DAZ和YRRM的表达仅仅预示着生殖细胞的出现
AZF 区域相关基因的结构和功能
* DAZ基因(deleted in azoospermia)
* 是一个有4拷贝基因家族，位于Y染色体6区
* 编码RNA结合蛋白，主要分布在减数分裂后的生殖细胞(精子细胞、精子)中
AZF 区域相关基因的结构和功能
* YRRM(RNA hinging motif)
* 是一个多拷贝基因家族，至少包括30个基因和假基因(pseudogene)，大多数基因拷贝没有活性。在Y染色体的长臂和短臂上均有分布。
* YRRM有YRRMI和YRRM2两种形式，YRRM2有种族特异性，可能不是精子发生所必需，而YRRMI在所有男性睾丸的精原细胞和精母细胞中特异表达
* 功能上跟DAZ基因一样编码RNA结合蛋白，主要参与RNA的代谢，与其他调节剪切因子共同调节mRNA前体的剪切1201
* YRRMI的缺失可引起减数分裂障碍，进而影响单倍体的形成，造成男性不育
AZF 区域相关基因的结构和功能
* 其它基因
除了上述基因外，Y染色体上还有一些候选基因，如SPGYI,TTY,UTY,SMCY,DYS240等等，相关研究报道，他们的缺失与男性
不育有关，但其具体作用机制目前不清。
AZF区的序列特征
* 重复序列
* 回文序列
Y染色体微缺失的分子机理
AZF 缺失频率
AZFa:3%
AZFb:9%
AZFc:79%
AZFb+c :6%
AZFa+b+c:3%
Y染色体微缺失与睾丸的病理组织学
* AZFa缺失
表现为支持细胞综合征 (sertoli cell-only syndrome，SCOS) 和小睾丸，即SCOSI: 曲细精管中没有生殖细胞；SCOS II :既有缺乏生殖细胞的管道
* AZFb缺失
AZFb缺失表现为生精障碍，主要停留在精母细胞阶段
* AZFc缺失
组织学表现较为分散，从SCOS到接近正常的精子；AZFc缺失可能与轻度少精或数目正常但形态异常的精子有关。
Y 染色体微缺失和治疗
* 希望渺茫
无论是整个AZFa还是AZFb缺失，或者AZFb+c缺失，通过睾丸穿刺等手段获取精子的机会几乎为零。此类患者建议不必要进行穿刺和对女方进行促排卵。可以减少无谓的经济负担和各种并发症。
* 还有机会
AZFc发生缺失的频率最高，情况也相对比较乐观。缺失者精子计数从无到正常，但通常伴有精子形态异常。研究表明，因AZFc缺失导致的无精子患者采用ICSI等技术辅助生育效果一般比较好。但这些患者的男性后代也会发生AZFc缺失。
给某些无精子症患者药物治疗，还能促进精子生成。
Selman HA, et al. Fertil Steril. 2004 Jul;82(1):218-9.
Y染色体微缺失的检测技术
* 最先使用的是Southern印迹和广泛空间的cDNA法，Yq有1%的检出率。
* 以STS为基础的PCR法、多重PCR法、PCR-SSCP法、PCR-RELP法、纤维荧光原位杂交( fibre flurescent in situ hybridization )
* 以直接检测基因缺失为基础的多重PCR法
结语
总之，因为分子生物学技术和辅助生育技术的发展，我们关于Y染色体微缺失与男性不育的研究取得了可喜的成绩，同时我们也面临着新的挑战，如:
* Y染色体上与男性不育有关的相关基因，他们准确的生化功能是什么?
* 他们在参与RNA的代谢过程中，与其他蛋白质之间的相互作用是什么?
* 进行ICSI时，如何避免遗传性缺陷问题？
* 对未来不育男性患者施行基因治疗的可行性评价等问题，目前仍然不清楚。
相信随着科学的不断进步，特别是人类基因组计划的(human genome project, HGP)完成，这些问题必将得到解决!人类征服男性不育不再是梦!
相关资料1：