Генетические причины мужского бесплодия. Расширенный

Комплексное исследование, которое позволяет определить ведущие генетические причины мужского бесплодия и выбрать соответствующую тактику ведения пациента.

В исследование включены самые частые генетические причины мужского бесплодия: выявление делеций в области локуса AZF, влияющих на сперматогенез, определение количества CAG-повторов в гене AR, связанных с изменением чувствительности к андрогенам и поиск мутаций в гене CFTR, отвечающего за развитие заболевания муковисцидоз, клиническим проявлением которого является обструктивная азооспермия.

Метод исследования

БиоЧип, Автоматическое секвенирование ДНК, полимеразная цепная реакция.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Буккальный (щечный) эпителий, венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

Подготовки не требуется.

Общая информация об исследовании

Мужское бесплодие (МБ) – это серьезное патологическое состояние, требующее комплексной всесторонней диагностики, неотложной коррекции, а в некоторых случаях и профилактики.

Бесплодием страдает 15-20 % пар репродуктивного возраста. В половине случаев оно связано с "мужским фактором", проявляющимся отклонениями в параметрах эякулята.

Сложность диагностики МБ заключается в большом количестве причин, его вызывающих. К ним относятся аномалии мочеполовой системы, опухоли, инфекции мочеполового тракта, эндокринные нарушения, иммунологические факторы, генетические мутации и др. В отличие от вышеперечисленных причин, генетические не всегда имеют клинические проявления, однако крайне важны для диагностики МБ у обследуемого.

Важно понимать, что диагноз "МБ" и его форм может поставить только врач-специалист на основании анамнестических данных, данных осмотра, результатов инструментальных и лабораторных исследований. Поводом обращения к врачу могут быть следующие причины:

• невозможность зачатия ребенка в течение года при условии отсутствия признаков женского бесплодия у партнерши;
• нарушения эректильной и эякуляторной функций;
• сопутствующие заболевания урогенитальной сферы (воспалительные, опухолевые, аутоиммунные, врождённые и др.);
• прием гормональных и цитостатических препаратов;
• дискомфорт в урогенитальной области.

Частыми причинами мужского бесплодия являются нарушения структуры и количества сперматозоидов, влияющие на их подвижность и способность к оплодотворению.

Основными генетическими причинами развития МБ являются:

1) делеции (удаления генетических фрагментов) локуса AZF;

2) полиморфизм (увеличение повторов генетического фрагмента  – CAG) гена AR;

3) мутации (нарушение последовательности) гена CFTR.

В настоящее время эти маркеры являются неотъемлемой частью стандартных критериев при комплексной диагностике генетических проявлений МБ, встречаясь в группе пациентов в 10-15 % случаев.

Делеции локуса AZF и гена SRY

Важную роль в развитии таких патологий, как олигозооспермия и азооспермия, играют отклонения в специфическом участке Y-хромосомы  –  AZF-локусе (фактор азооспермии). Входящие в него гены определяют нормальное протекание сперматогенеза, и при нарушении генетической структуры AZF-локуса образование мужских половых клеток может серьезно нарушиться.

AZF-локус находится в длинном плече Y-хромосомы (q11). Гены, расположенные в этом локусе, играют важную роль в процессе сперматогенеза.

Микроделеция Y-хромосомы – это выпадение определенных участков, обнаруживается в среднем в 10-15 % случаев азооспермии и в 5-10 % случаев олигозооспермии тяжелой степени и обусловливают нарушения сперматогенеза и бесплодие у мужчин.

Локус AZF разделен на 3 участка: AZFa, AZFb и AZFc. В каждом из них идентифицированы гены, участвующие в контроле сперматогенеза. Делеции в локусе AZF могут быть полными, т.е. целиком удаляющими один из AZF-регионов или более, и частичными, когда они не полностью захватывают какой-либо из трех его регионов.

При полных AZF-делециях прослеживается довольно четкая зависимость степени нарушения сперматогенеза от размера и локализации делеций, что может иметь прогностическое значение в получении сперматозоидов, пригодных для программ экстракорпорального оплодотворения.

• Отсутствие всего локуса AZF, а также делеции, целиком захватывающие регионы AZFa и/или AZFb, указывают на невозможность получения сперматозоидов.
• Практически у всех пациентов с делециями AZFb или AZFb+c отмечают азооспермию вследствие тяжелых нарушений сперматогенеза (синдрома "только клетки Сертоли").
• При полных делециях региона AZFc проявления варьируются от азооспермии до олигозооспермии. В среднем у 50-70  % пациентов с делецией, целиком захватывающей AZFс-регион, удается получить сперматозоиды, пригодные для искусственного оплодотворения.
• При частичных AZFс-делециях проявления варьируются от азооспермии до нормозооспермии.

Исследование состояния AZF-локуса Y-хромосомы у пациентов с азооспермией и олигозооспермией тяжелой степени позволяет установить генетическую причину нарушений сперматогенеза, провести дифференциальную диагностику бесплодия у мужчин и скорректировать лечение, проверить возможность получения сперматозоидов при тестикулярной биопсии и возможность получения сперматозоидов для ИКСИ (интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида).

Следует учитывать, что в случае успешного использования вспомогательных репродуктивных технологий делеция Y-хромосомы передается по мужской линии. Это показывает необходимость диспансерного наблюдения за мальчиками, рождёнными после применения ИКСИ у отцов с микроделециями в Y-хромосоме, для оценки их фертильного статуса.

Показания для скрининга AZF-делеций основываются на количестве сперматозоидов и включают в себя азооспермию и тяжелую олигозооспермию (< 5 млн сперматозоидов / мл эякулята).

В генетическом контроле развития по мужскому типу особо важен ген SRY (Sex-determining Region Y). Именно в нем обнаружено наибольшее количество мутаций, связанных с дисгенезией гонад и/или инверсией пола. При отсутствии участка хромосомы, содержащего ген SRY, фенотип будет женский при мужском кариотипе 46ХУ.

В данное генетическое исследование входит анализ AZF-локуса хромосомы  – 13 клинически значимых делеций: sY86, sY84, sY615, sY127, sY134, sY142, sY1197, sY254, sY255, sY1291, sY1125, sY1206, sY242, а также определение делеции гена SRY.

Ген андрогенового рецептора AR

Другим определяющим фактором мужского бесплодия является нарушение гормональной регуляции сперматогенеза, ключевую роль в котором играют мужские половые гормоны андрогены. Они взаимодействуют со специфическими андрогеновыми рецепторами, определяя развитие мужских половых признаков и активируя сперматогенез. Рецепторы содержатся в клетках семенников, простаты, кожи, клетках нервной системы и других тканей. Для гена андрогеновых рецепторов характерно наличие последовательности повторов CAG (цитозин-аденин-гуанин), количество которых может значительно варьироваться (от 8 до 25). Триплет CAG кодирует аминокислоту глутамин, и при изменении количества CAG-повторов нуклеотидов меняется, соответственно, и количество аминокислоты глутамина в белке. От количества повторов в гене AR зависит чувствительность рецептора к тестостерону, причем связь обратно пропорциональная: чем больше повторов, тем рецептор менее чувствительный. Увеличение количества CAG-повторов в рецепторах снижает их активность, они становятся менее чувствительными к тестостерону, что может приводить к нарушению сперматогенеза, возрастает риск развития олигозооспермии и азооспермии. Также существуют данные, что при уменьшенном количестве CAG-повторов (< 18) в гене AR отмечается повышенная чувствительность к андрогенам и увеличивается риск развития рака простаты у мужчин. Увеличение числа CAG-повторов до 38-62 приводит к спинобульбарной мышечной атрофии, тип Кеннеди.

Результат теста дает возможность оценить активность сперматогенеза и принять при необходимости соответствующие меры по компенсации патологии.

Мужское бесплодие при муковисцидозе

Муковисцидоз (синоним – кистозный фиброз) (МВ) – одно из наиболее распространенных аутосомно-рецессивных наследственных заболеваний человека. Он характеризуется нарушением функции эпителия дыхательных путей, кишечника, поджелудочной железы, потовых и половых желез. Причиной развития муковисцидоза являются мутации в гене CFTR (cystic fibrosis transmembrane regulator), кодирующем АТФ-связывающий белок, который формирует канал для ионов хлора в клеточных стенках. Мутации приводят к нарушению транспорта электролитов и ионов хлора через мембраны эпителиальных клеток, что сопровождается усилением секреции густой слизи и закупоркой выводящих протоков различных желез.

У 98 % мужчин, больных муковисцидозом, нарушена репродуктивная функция, так как имеет место азооспермия или олигозооспермия тяжелой степени (менее 5 млн сперматозоидов в 1 мл спермы).  

Мембранный белок, который кодируется геном CFTR, функционирует как ионный канал, одновременно оказывая влияние на формирование семявыбрасывающих протоков, семенных пузырьков, семявыносящих протоков и дистальных 2/3 придатков яичек. Вследствие мутации нарушается перенос хлора через каналы в клетки, вырабатывающие слизистый секрет. Это является причиной обезвоживания секрета, он становится более густым и вязким.

У мужчин, больных муковисцидозом, семявыносящие протоки чаще всего отсутствуют или заблокированы пробкой из густой слизи. При этом болезнь не нарушает выработку половых гормонов и функцию половых желёз. Половое развитие происходит нормально, хотя может быть замедлено из-за легочных заболеваний и плохого усвоения пищи.

С мутацией гена CFTR ассоциировано врождённое двустороннее отсутствие семявыносящего протока (ВДОСП). У некоторых мужчин именно врождённое отсутствие обоих семявыносящих протоков является единственным признаком болезни или имеются умеренной степени выраженности клинические проявления муковисцидоза (например, наличие в анамнезе частых инфекций с поражением лёгких). Так как семявыносящие протоки у большинства мужчин с МВ отсутствуют или не выполняют свою функцию, сперматозоиды не могут проходить по ним. В результате, хотя яички вырабатывают эти клетки, сперма их не содержит. Новые технологии экстракорпорального оплодотворения (ЭКО/ИКСИ) позволяют многим мужчинам с МВ иметь детей, а у некоторых больных мужчин протоки все же присутствуют и не заблокированы.

Отсутствие семявыносящих протоков часто не выявляется, поэтому для исключения ВДОСП всех пациентов с азооспермией следует очень тщательно обследовать. Пациентам с диагностированным ВДОСП необходимо проводить анализ гена CFTR. Мутации могут быть найдены в обеих копиях гена CFTR, однако у большинства мужчин с ВДОСП мутация обнаруживается только в одном аллеле. В таких, предположительно гетерозиготных случаях носительства, может присутствовать неизвестная или редкая 2-я мутация.

В случае выявления у мужчины мутации гена CFTR при планировании семьи важно провести молекулярно-генетическое тестирование партнерши. По статистике, в европейской популяции носителем мутаций гена CFTR в среднем является каждый 25-й человек.

Если женщина и мужчина будут являться носителями мутации гена CFTR, то вероятность рождения ребенка с муковисцидозом составит 25 %.

Если один из будущих родителей болен муковисцидозом, а другой является носителем, то вероятность рождения ребенка с муковисцидозом составит 50 %. В остальных 50 % случаев он будет клинически здоровым носителем заболевания.

Если один из родителей болен муковисцидозом, а другой не болен и не является носителем, то все дети будут клинически здоровыми носителями заболевания. Однако в будущем им и их партнерам может потребоваться генетическая консультация, чтобы прогнозировать рождение больных детей в следующем поколении.

Если у обоих родителей диагностирован муковисцидоз, то ребенок неизбежно будет болен.

Во всех случаях носительства мутаций рекомендовано медико-генетическое консультирование при планировании семьи.

В данное комплексное исследование включен анализ гена CFTR на 25 мутаций, наиболее распространенных на территории РФ, Восточной Европы и Скандинавии и связанных с развитием тяжелых клинических форм муковисцидоза.

Перечень исследуемых мутаций: F508del, Dele2-3, W1282X, 3849+10kbC>T, N1303K, 2143delT, 2184insA, G542X, 1677delTA, R334W, 3821delT, G85E, 2789+5G>A, S1196X, 2183AA-G, I507del, 621+1G>T, R347P, R553X, 1078delT, R347H, 1717-1G>A, G551D, R1162X, 3732delA.

Генетический анализ позволяет выявлять до 95 % всех возможных больных, что существенно превышает разрешающие способности утвержденного в России скрининга.

Совокупность результатов, которые могут быть получены при проведении генетического тестирования на наличие у мужчины делеций AZF, определения числа CAG-повторов гена AR и мутаций гена CFTR, позволяет выявить проблемы по мужской линии при планировании беременности, принять решение по тактике ведения пациента и при необходимости выбрать оптимальную схему вспомогательных репродуктивных технологий.

Когда назначается исследование?

• При диагностике причин бесплодия у мужчин;
• комплексное обследование бесплодной пары;
• при нарушении сперматогенеза неясной этиологии;
• при определении терапевтического подхода к получению сперматозоидов для ЭКО (и прогнозировании его возможности);
• в случаях нарушения репродуктивной функции по мужской линии в семейном анамнезе;
• если у мужчины выявлены структурные аномалии семявыносящего протока (двустороннее отсутствие семявыносящего протока, одностороннее отсутствие семявыносящего протока).

Что означают результаты?

Анализ локуса AZF

• Делеции не выявлены – данное состояние не ассоциировано с развитием мужского бесплодия.
• Выявлена делеция (делеции) – данное состояние может являться причиной развития клинических проявлений мужского бесплодия и, в зависимости от типа делеции, нарушений сперматогенеза разной степени выраженности.
• Делеция AZFa –  негативный прогноз в отношении получения сперматозоидов с помощью биопсии яичка.
• Делеция AZFb –  негативный прогноз в отношении получения сперматозоидов с помощью биопсии яичка.
• Делеция AZFc –  высокая вероятность получения сперматозоидов, пригодных для искусственного оплодотворения.
• Делеция SRY – нарушение дифференцировки гонад по мужскому типу, женский фенотип.

Количество повторов гена AR. Верхней границей нормы для определения риска генетической предрасположенности к гормонозависимому нарушению сперматогенеза является 23 CAG-повтора. По некоторым источникам, диапазон 20-26 повторов считается относительной нормой.

Анализ гена CFTR

N (норма) / N (норма) – мутации не обнаружены.

N (норма) / M (мутации) – выявлена мутация в гетерозиготном состоянии.

M (мутация) / M (мутация) – выявлена мутация в гомозиготном состоянии, подтверждение диагноза "муковисцидоз".

По итогам комплексного исследования выдается заключение с интерпретацией результатов.

Также рекомендуется

[02-008] Спермограмма https://helix.ru/catalog/item/02-008

[08-111] Лютеинизирующий гормон (ЛГ) https://helix.ru/catalog/item/08-111

[08-119] Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) https://helix.ru/catalog/item/08-119

[08-117] Тестостерон https://helix.ru/catalog/item/08-117

[08-038] Простатспецифический антиген общий (ПСА общий)

[16-001] Исследование кариотипа https://helix.ru/catalog/item/16-001

Важные замечания

На протяжении жизни данные генетические маркеры не изменяются, исследование проводится однократно.

Литература

1. Naina Kumar and Amit Kant Singh Trends of male factor infertility, an important cause of infertility: A review of literature J Hum Reprod Sci. 2015 Oct-Dec; 8(4): 191 – 196.