Геномные и сбалансированные хромосомные аберрации во многих случаях сопровождаются нарушениями спермопродукции, что и является причиной мужского бесплодия. Многочисленные исследования, проведенные в разных странах, показали, что аномалии кариотипа встречаются у 10-15 % мужчин с азооспермией, у 5-8 % — с олигозоо- спермией [526]. Причиной азооспермии и олигозооспермии у мужчин с нормальным 46,XY кариотипом могут быть геномные и хромосомные мутации, обусловленные гонадным мозаицизмом (см. главу 6). Очевидно, что отсутствие сперматозоидов или их малочисленность не только в эякуляте, но и пунктатах и биоптатах семенника затрудняет проведение цитогенетических исследований зрелых мужских гамет и зачастую делает их принципиально невозможными. Как уже упоминалось выше, изменение соотношения незрелых клеток спермато- генного ряда в образцах эякулята или пунктата/биоптата семенника может лишь косвенно указывать на наличие хромосомных аномалий в сперматогониях и сперматоцитах, а исследование пахитенных хромосом и синаптонемных комплексов в профазе мейоза относится к разряду эксклюзивных методов анализа. С другой стороны, аномалии кариотипа, как и инфекционные болезни, являются причиной снижения фертильности лишь у части пациентов. Поэтому, учитывая значимость проблемы мужского бесплодия, особенно в случаях предполага-
Рисунок на цв. вкл.
емого использования единичных сперматозоидов для оплодотворения в программах вспомогательных репродуктивных технологий, представляется целесообразным рассмотреть другие методические подходы, применение которых позволяет установить генетическую природу нарушения репродуктивной функции.
Так, известно, что 7-30 % случаев необструктивной азооспермии и тяжелой олигозооспермии обусловлены микроделециями эухромати- нового района длинного плеча Y-хромосомы (Yq11) [228,443,470,486, 488, 730, 781, 891]. Впервые зависимость между нарушением сперматогенеза и терминальной делецией длинного плеча Y-хромосомы была продемонстрирована еще в 1976 г. при цитогенетическом исследовании 1160 мужчин с бесплодием [850]. Исследователи высказали предположение, что в дистальном участке Yq11 располагается ген (гены), необходимые для нормального сперматогенеза, так называемый «фактор азооспермии» — AZF. В начале 1990-х годах, благодаря построению подробной физической карты Y-хромосомы на основе ДНК-маркеров, стало возможным проведение рутинного микроделе- ционного анализа района Yq11 с целью поиска последовательностей ДНК, влияющих на сперматогенез [839, 840]. Последующие работы с применением ПЦР-анализа ДНК позволили обнаружить в участке Yq11 три локуса: AZFа, AZFb и AZFc, делеции которых сопровождаются нарушениями сперматогенеза различной степени тяжести [488]. В каждом локусе был идентифицирован ген, предположительно являющийся «фактором азооспермии» — DFFRY (Drosophila Developmental gene Fast Facets) в AZFа, RBM (RNA-Binding Motif) в AZFb и DAZ (Deleted in Azoospermia) в AZFc [209, 230, 366, 417].
За исключением очень редких случаев наследования [291, 624, 891], делеции в участке Yq11 возникают de novo в результате мутаций в клетках сперматогенного ряда, а возможно, и позже, на ранних стадиях развития эмбриона [388]. Носители делеции в большинстве своем бесплодны и, следовательно, могут передать аномалию потомству только с помощью методов вспомогательной репродукции. При этом потомок мужского пола с неизбежностью получит Y-хромосому, несущую деле- цию, и будет иметь ту же или более тяжелую форму нарушения сперматогенеза [891].
Следует отметить, что локализация и частота микроделеций в локусах AZF (a, b, c) варьируют, однако наиболее часто при азооспермии наблюдаются делеции в AZFc. Следовательно, чувствительность и специфичность микроделеционного анализа района Yq11 определяется используемыми ДНК-маркерами. Несмотря на опыт, накопленный во многих странах мира, существуют разногласия о расположении и спектре STS-маркеров вдоль Y-хромосомы. Между тем, на основании неоднократно подтвержденной специфичности некоторых из них, разработано несколько тест-систем, эффективных для скрининга микро- делеций в локусе AZF у пациентов с бесплодием.
Изучение корреляции между степенью нарушения сперматогенеза и микроделециями важно для понимания роли AZF. Однако пока попытки установления специфичного проявления микроделеции при гистологическом и цитологическом анализе образцов яичка не увенчались успехом. Результаты исследований противоречивы, однако некоторые закономерности можно считать установленными. Так, делеции в AZFa обычно сопровождаются синдромом «только клетки Сертоли» типа I и в редких случаях — тяжелым гипосперматогенезом. Делеции в AZFc вызывают нарушения сперматогенеза различной степени тяжести. Делеции AZFb связывают с более тяжелыми аномалиями сперматогенеза, чем при деле- ции AZFc. Показано, что в яичках примерно у 2/3 пациентов с делеция- ми AZFc могут быть обнаружены зрелые сперматозоиды, а при делеции AZFb они, как правило, отсутствуют.
В среднем, при необструктивной азооспермии частота микроделеций составляет 15 %, а при тяжелой олигозооспермии — 6 % [443, 486, 488, 730, 781, 891]. Интересно отметить, что делеции в AZF выявлены и у пациентов с нормозооспермией [317, 624, 716].
Естественно, что локус AZF — не единственный детерминант сперматогенеза. Блок сперматогенеза и стерильность могут быть следствием мутаций в гене CFTR (локус 7q21.1), в гене половой дифференцировки SRY (локус Yp11.1), в гене андрогенового рецептора (AR) (район Xq11- q12) и других.
Так, известно, что мутации в гене CFTR, кодирующем трансмембранный регуляторный белок, ответственный за транспорт электролитов, вызывают симптомы муковисцидоза. Некоторые из известных более 900 мутаций в этом гене приводят к непроходимости семявыводящих протоков и сопровождаются нарушениями сперматогенеза разной степени тяжести, часто без манифестации других признаков муковисцидоза [322, 365, 476].
Прогрессирующая непроходимость, а также врожденное билатеральное отсутствие vas deferens (CBAVD) приводят к аспермии [421]. В целом, частота гетерозиготных носителей отдельных мутаций гена CFTR среди пациентов с CBAVD составляет 47 %, а в компаунде с другими мутациями — 19 % [339]. Однако с учетом одностороннего отсутствия vas deferens (CUAVD), при котором фертильность сохраняется, частота мутаций может быть выше. Более того, 14,3 % мужчин с необструктивной азооспермией и 17,5 % с олигоспермией оказались гетерозиготными носителями какой-либо из 13 тестируемых мутаций гена CFTR [317].
Предполагают, что не менее значительный вклад (gt; 40 %) в идиопатическое мужское бесплодие вносят мутации в гене андрогенового рецептора (AR) [215]. Известно, что делеции и точковые мутации в гене AR приводят к тестикулярной феминизации (женщины с кариотипом 46,XY) или синдрому Райфенштейна [613], а увеличение числа тринуклеотид- ных повторов CAGn в экзоне 1 — к болезни Кеннеди, которая относится к числу «болезней экспансии» [44]. Частота мутаций гена AR при нарушениях сперматогенеза пока не выяснена, однако роль точковых мутаций в гормонсвязывающем домене в развитии олигоастенотератозооспермии давно доказана [722].
Следует напомнить, что ген SRY является главным геном-регулятором развития по мужскому типу [204]. Мутации в этом гене сопровождаются широким диапазоном клинических и фенотипических проявлений — от полной реверсии пола [411, 441] до недоразвития мужских гонад [131]. Частота мутаций в гене SRY при реверсии пола (женщины с кариотипом 46,XY) составляет 15-20 % [277], при других отклонениях половой диф- ференцировки и нарушениях сперматогенеза она точно не установлена. Однако, несмотря на заведомо низкую вероятность выявления мутаций, молекулярный анализ гена SRY представляется целесообразным при комплексном обследовании.
Разработанный нами алгоритм обследования мужского бесплодия, который включает кариотипирование, ККАНПК, а также микроделецион- ный анализ локусов AZF, доказал свою эффективность при поиске причин нарушения сперматогенеза и определения тактики преодоления бесплодия [113, 194].
Не вызывает сомнения, что сперматогенез как сложноорганизованная и строго упорядоченная цепь событий, регулируется множеством факторов. Список генов, имеющих непосредственное отношение к формированию гонады и ее функциям, постоянно пополняется. Однако и в настоящее время многие из причин мужского бесплодия могут быть установлены при комплексном цитогенетическом и молекулярно-генетическом исследовании.