当前位置: 首页 > 期刊 > 《广东医学院学报》 > 1999年第3期
编号:10238386
少精不育患者体细胞与精细胞的雄性激素受体基因突变的比较与分析
http://www.100md.com 《广东医学院学报》 1999年第3期
     作者:王建勋 叶锋 袁汉尧

    单位:广东医学院附属医院 1中心实验室 2检验科,湛江524001

    关键词:基因突变;少精液症;不育;雄激素受体

    广东医院学报990305 摘要 目的:了解雄性激素受体基因(Androgen receptor gene)突变对少精不育病症发生所起的作用及突变的来源。方法:利用 PCR对45例精液标本和配对的血液标本AR基因8个外显子分别进行扩增。扩增产物 经琼脂糖电泳和聚丙烯胺的CDGE电泳分析,检测基因片段的插入和缺失及点突 变。结果:45例少精不育患者的精液标本中,外显子A即基因转录激活区发生点突变者3例,插入突变4例,缺失突变3例共10例,占22.2%;外显子H发生缺失突变1例、外显子G处发生点突变1例、外显子E发生完全缺失突变1例、不完全缺失突变1例;同时他们的血液标本中,只有3例在外显子A发生插入突变。结论:雄性激素受体基因外显子A即基因转录激活区的突变是 造成少精不育的重要原因。突变一般发生在减数分裂期,少数是亲代遗传。
, 百拇医药
    中图分类号 R 256.56

    Mutations of androgen recept or g ene in somatic cell compared with that of spermatoblast in infertile men wi th oligospermia

    Wang Jianxun1,Ye Feng1,Yuan Hanyao 2

    ( 1 Department of Center Laboratory,A ffiliated Hospital of Guangdong Medi cal College ,Zhanjiang 524001)

    Abstract objective:To stu dy what the role is of androgen receptor gene m utation in infertile men with oligos permia,and where the mutations come from.Methods:Each exon o f AR gen e was amplified by PCR, with 12 pair pri mers from 45 patients,and products a re separated by agarose and CDGE(con stant denatured gel electrophoresis),so that insertion,deletion and point mutation can be detected.Result s:The number of mutation in exon A of AR gene from 45 sperm specimens is twe lve including point mutation 3 cases, insertion mutation 4 cases and delet ion mutation 3 cases,the rate of mut ation is 26.7%.The cases of mutation from blood specimens are three,andj ust located in Exon A.The mutatant r ate is 6.7%.Conclusion: Mutation of Exon A in AR gene plays a very import ant part in development of infertile men with oligospermia.Some of them inherited from parents.
, 百拇医药
    Key Words:gene mutation;infertil e with oligospermia;androgen receptor ge ne;androgen receptor

    雄激素受体(AR)的存在是正常男性性征的分化,睾丸的发育和精子产生的必要条件[1]。蛋白质研究表明约40%的不育男人有AR反常现象[3]。AR基因的突变可以导致细胞对睾酮敏感性降低,从而引起46.XY的男性个体表型发育的反常,体现在从完全女性化到部分体征女性化不等。AR变异研究一般表现为四个方面:受体结合区的缺失,受体数量的减少,受体质的异常及受体阳性雄激素抗性[2]。本实是用现代分子生物学技术检测AR基因突变与不育的关系。

    1 材料和方法

    1.1 材料

    1.1.1 标本收集 精液标本均来自本院检验科共收集45例,是婚后2~3a不育的病人,经SQA检测为少精,精子形态正常在45%以下,活率在30%~60%之间。同时抽血一份,分离白细胞,作对比分析。
, 百拇医药
    1.1.2 主要试剂和仪器及来源Taq酶、饱和酚、琼脂糖、丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺、TEMED、过硫酸胺、尿素等购自GIBCOBRL公司;蛋白 酶K、SDS购自SIGMA公司;点突变检测仪、水平和垂直板电泳槽、电泳仪、成像系统(Image System Gel DC 1000)购自Bio-Rad公司;高速低温离心机购自BECKMAN公司;PCR扩增仪购自Therm olyne公司。

    1.2 方法

    1.2.1 DNA的抽提 用一般经典方法酚-氯仿抽提法,即15000r/min离心收集精细胞和白细胞,用SDS、蛋白酶K在56°C条件下消化3h,再分别用酚、酚:氯仿、氯仿各抽提一次,用2倍无水乙醇沉淀干燥DNA,用TE溶解保存,紫外光下测吸光度(A)值。

    1.2.2 PCR扩增分别扩增来自精液标本和血液标本的DNAPCR扩增的引物按文献设计[4],共12对引物扩增8个外显子。由北京赛百盛公司合成,引物序列见表1其中外显子A为转录激活区,因较长,故选用5对引物来分段扩增。 扩增条件:1μM引物,200μMdNTPs,2UTaq聚合酶,200ngDNA模板,3μL10×扩增缓冲液,反应体积为30μL,在94°C45s,58°C 45s,72°C 50s条件下共35个循环。PCR产物在1.8%琼脂糖凝胶电泳90min,溴化乙锭染色20min,在紫外成像系统中拍照。
, 百拇医药
    表1 AR基因8个外显子扩 增引物序列

    外显子

    正 链

    反 链

    序列长度(bp)

    A1

    5’-cgcctgttgaactcttctgagc-3’

    5’-gctgtgaaggttgctgttcctc-3’

    427

    A2

    5’-cacaggctacctggtgctgga -3’
, http://www.100md.com
    5’-ctgccttacacaactccttggc-3’

    416

    A3

    5’-gctcccacttcctccaaggacaa-3’

    5 ’-cgggttctccagcttgatgcg-3’

    520

    A4

    5’-ccagagtcgcgactactacaact-3’

    5’ -ggactgggatagggcactctgcc-3’

    477
, http://www.100md.com
    A5

    5 ’-gacttcaccgcacctgatgtg-3’

    5’- ccagaacacagagtgactctgcc-3’

    193

    B

    5’-gcctgcaggttaatcaagact -3’

    5’-cctaagttatttcatagggccttg-3’

    378

    C

    5’-gtttggtgccatactctgtcc -3’
, 百拇医药
    5’-ctgatggccacgttgcctatgaa-3’

    413

    D

    5’-ggagtttagagtctgtgaccac-3’

    5’-gatccccttatctcatggtccc -3’

    336

    E

    5’-caacccgtcagtagtacccaga-3’

    5’-agcttcactgctaccccatcacca-3’

    284
, 百拇医药
    F

    5’-ctctgggcttattgtaaaactt-3’

    5’-g tccaggacttggctttcccta-3’

    294

    G

    5’-ctttcagatgggatcgagctat-3’

    5’-ctctatcaggctgttgtccctgat-3’

    416

    H

    5’-gaggccacctccttgtcaaccc-3’
, 百拇医药
    5’-ggaacatgttcatgacagactgtac-3’

    347

    1.2.3 插入和缺失突变分析 在琼脂糖凝胶电泳中,如果标本的扩 增片段大于正常的,说明是插入突变;若小于正常,则为缺失突变。

    1.2.4 点突变分析 利用Bio-Rad公司生产的单碱基突变检测系统(Dcode)对PCR扩增产物作均一变性凝胶电泳(CDGE,constant denatured gelelectrophoresis)分析。即在10%PAGE(聚丙烯酰胺凝胶电泳)中加入尿素,使其到达51%的变性度。电泳缓冲液为1×TAE,在56°C条件,用130V电压,电泳3h。然后溴化乙锭染液浸泡20min,取凝胶置于成像系统(Image syste m DC1000)中摄影拍照。在DNA分子量大小一致的情况下,正常的带在前面,突变型带则滞后落在后面,若既有突变型又有野生型的DNA带,则分开为两条带。
, http://www.100md.com
    2 结果

    2.1 雄性激素受体(AR)基因外显子的插入和缺失突变分析 利用设计好的 引物扩增外显子A、B、C、D、E、F、G、H。在此45例病人的精液标本 中,3例外显子A、1例外显子E,共4例发生完全缺失突变,发生不完全缺失突变的是外显子H1个,外显子E1个,还有4例标本的部分精细胞在外显子A处发生插入突变;同时病人的血液标本中,仅在外显子A处发生3例插入突变,没有缺失突变。(见图1,2)

    M分子量标记5,7,9,11精液标本扩增野生型1精 标本不完全缺失突变3完全缺失突变2,4,6,8,10,12血液标本扩增野生型

    图1 AR基因外显子E扩增

    M分子量标记1,5,9血液标本扩增插入突变4,7 血液标本野生型6,10精标本插入突变2,3,8精液标本扩增缺失突变
, http://www.100md.com
    图2 AR基因外显子A2扩增

    2.2 雄性激素受体基因的点突变 为了确定AR基因的点突变是否存在,用C DGE技术来检测同样批标本的同一次PCR扩增产物。如果发生点突变,即便分子量大小一样,野生型DNA带在电泳中走得快,而突变型带在电泳胶中走得慢,因而可分区出哪一个标本中含有点突变的带。在此45例精液标本中,外显子A3引物扩增产物经CDGE电泳分离,3例见有点突变,在外显子G处,发现1例 点突变,其他外显子未发现点突变(见图3);在血液标本中未见点突变。

    图3 AR基因外显子点突变CDGE图

    1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11外显子E野生型

    12,13,14外显子A扩增点突变
, 百拇医药
    2.3 精细胞和体细胞中AR突变的比较 在45例病人的标本中,精细胞和体细胞同时发生插入突变的有2例,如图2的5号和6号、9号和10号;另有1例体细胞发生插入突变而精细胞却为缺失突变,如图2的1号和2号;其他的突变均发生在精细胞上,体细胞未见异常。经统计,精细胞群体中AR基因的总突变率为26.7%,体细胞群体总突变率为6.7%。

    3 讨论

    AR基因是位于X染色体上的基因,落于端粒和q13之间,共有8个外显子A、B、C、D、E、F、G、H。其中A是转录激活区,B、C是DNA结合区,D、 E、F、G、H是配体结合区。AR基因编码的AR蛋白是核蛋白,可直接与DNA结合,从而调节其它基因的表达[4,6]。外显子B和C是极度保守的,编码 两锌指元件,形成DNA结合区[7]。外显子A不仅具有转录激活功能而且还可以调节DNA结合区[8]。A、B、C外显子显然均不能影响配体的结和。外显子 D序列整个保守性较差,但在所有的核受体中,它有一段极为保守的23氨基的序列,突变实验表明,其可能是配体结合区疏水区的一部份[4]。如果外显子D、G有一系列的缺失或插入突变的发生,将会导致受体结合和转录活性的减少[4]。外显子G突变可以既影响受体结合区又可以影响到AR蛋白的转录激活区,从而影响到整个AR的活性。外显子H编码的是配体结合区,其突变会导致配体结合区的亲和力,从而降低细胞对激素的敏感性
, 百拇医药
    雄性激素不敏感综合征(AIS)是由于AR缺陷引起的。Aiman等[3]认为完全或部分精子发生障碍也是AR缺陷引起的,在其的实验中发现,22个少精 者中有9个的AR亲合力明显降低,所以他认为40%少精或精子无功能的不育症患者具有某种程度的AR不敏感性。Bouechard等[5]认为在一部分少精不育患者中,其AR结合亲合受体能力并没有降低但却具有AIS特征,说明除了结合突变可引起AIS,基因的其它的突变也可引起AIS。

    转录激活区的突变可能会影响基因的分化表达,引起个体表型发育为正常男性而男性性功能却有损伤,如精子的发生等,如Kenedy病是一种x链锁的疾病,会引其严重的少精症及肌萎症。这种病最近被认为就是因为AR基因外显子A内有个三核苷重复序列(CAG repeats)。在外显子A一共有120到156个多余的核苷酸插入到基因组中,引起插入突变转译为蛋白质后,此段多出40到 52个氨基酸,从而影响到AD转录区的激活功能[10,1]
, 百拇医药
    本实验发现:在45例精液标本中发生突变的有12例,突变率为26.7%,其中A外显子发生点突变3例,插入突变2例,缺失突变3例。外显子H发生1例小片段缺失突变,外显子G发生1例点突变,外显子E发生完全缺失突变1例,不完全缺失突变1例,其它外显子均未发现异常变化。而在45例 血液标本中3例发生插入突变且都发生在外显子A上,突变率为6.7%。说明少精或精子无活力不育患者主要原因是精母细胞的AR基因在减数分列突变引起的,少数患者是父母遗传的。

    外显子A的突变显然会大大降低雄激素受体的效用,其增强效用的降低,减弱了其对基因表达的调节。从我们的实验结果中表明突变的70%都集中在外显子A上说 明少精或精子无活力不育患者主要原因很可能是AR基因外显子A的突变,导致转录激活作用的减弱,从而产生AIS。

    为更进一步详细了解AR基因突变在少精不育发生中的作用需要用更大群体的标本和对突变点作核苷酸和氨基酸的序列分析,才可以全面的认识到AR基因的作用机制。
, 百拇医药
    4 参考文献

    1 Elizabeth E,Pusdcheck MP,Behzabd ian M,et al.The first analysis of exon l(the transactivation domain)of the androgen receptor gene in infertile men with oligospermia or azoospermia. Fertility and Sterility,1994,62(5):1 035

    2 Marcelli M,Zoppi S,Grino PB,et al. A mutation in the DNA-bindingdomain of the androgen receptor gene causes complete testicular feminization in a patient with receptor positive an drogen resistance.J Clin Invest,1991, 87:1123
, http://www.100md.com
    3 Aiman J,Griffin JE.The frequency o f androgen receptor deficiency in in fertile men.J Clin Endocrinol Metab, 1982,54:725

    4 Dennis B,Lubah N,Terry R,et al.Seq uence ofthe intron/exonjunctions of the coding region of the human andro gen receptor gene and identification of a point mutation in a family wit h complete androgen insensitivity.Pr oc.Natl.Acad.Sci.USA,1989,88:9534

    5 Bouchard P,Wrignt F,Portors MC,et al.Androgen insensitivity in oligosp ermia men.J Clin Endocrinol Metab,19 86,63:1242
, http://www.100md.com
    6 Dennis B,Lubah N,Dvid R,et al.Clon ing of human andlogen receptor compl ementary DNA and localization to the x chromosome.Science,1988,240:327

    7 Green SV,Kumar I,Theulaz W,et al.T he N- terminal DNA bindind “zinc fin ger”of the oestrogen and glucocorlic oid receptors determines target gene specificity.EMBO,1988,7:3037

    8 Evans RM.The steroid and thyroid h ormone receptor superfaimily.Science, 1988,240:889

    9 Giguere VS,Hollenberg MG,Posenfel D,et al.Functional domains of the hu man glucocorticoid receptor.Cell,198 6,46:645

    10 Arbizu T,Santamaria J,Gomez JM,et al.Serie of family with adult spina l and bulbar muscular atrophy Scienc e,1983,59:371

    收稿日期:1999-03-26, 百拇医药