Частота мейотического нерасхождения хромосом у мужчин с нарушением репродукивной функции 03. 02. 07 Генетика

С развитием и внедрением в медицинскую практику методов вспомогательных репродуктивных технологий проблема зачатия и рождения здорового ребенка становится решаемой для многих супружеских пар с бесплодием. За последнее десятилетие метод экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) и метод интрацитоплазматической инъекции сперматозоида в ооцит (ИКСИ) стали широко применяться в случаях мужского бесплодия. Однако использование спермы при экстракорпоральном оплодотворении, в том числе при оплодотворении in vitro методом ИКСИ, от мужчин с умеренной или тяжелой формами олигозооспермии, а также в случаях некоторых других форм нарушений сперматогенеза, может быть сопряжено с генетическим риском по рождению детей с хромосомной патологией (Martin R.H., 1996; Calogero A.E. et al., 2001b). Исследования хромосомного набора зрелых мужских половых клеток с применением мультицветовой FISH показали, что у мужчин с тяжелой формой OAT частота встречаемости сперматозоидов с анеуплоидией может превышать референсные значения в 3 раза и более (Egozcue S. et al., 2000; Ushijima C. et al., 2000; Martin R.H., 2007). При этом согласно результатам, полученными нами, частота встречаемости сперматозоидов с некоторыми вариантами ХА, например с XY дисомией, может достигать значений 3% и более (Гордеева Е.Г. и др., 2013). Согласно данным других исследователей среди мужчин с OAT частота встречаемости сперматозоидов с дисомией по аутосомам и гоносомам может достигать 5,4%, а частота сперматозоидов с диплоидным хромосомным набором может достигать 9,6% (Pang M.G. et al., 1999).

Предположения о наличии риска передачи потомству ХА при использовании в экстракорпоральном оплодотворении спермы со значительной долей сперматозоидов с хромосомным дисбалансом являются вполне обоснованными, поскольку при проведении процедур ЭКО/ИКСИ сперматозоиды не проходят через естественные селективные барьеры в процессе оплодотворения in vivo (Mortimer D. et al., 1982). Это обстоятельство повышает вероятность участия в оплодотворении in vitro сперматозоида с атипичной морфологией.

Уместно заметить, что даже при условии градиентного разделения сперматозоидов по качеству подвижности на фракции и при отборе морфологически нормальных сперматозоидов в течение процедур ЭКО/ИКСИ риск передачи потомству сверхчисленных хромосом или дополнительного хромосомного материала не может быть полностью исключен. Это не вызывает сомнений ввиду того, что корреляции между долей сперматозоидов с атипичной морфологией, долей сперматозоидов с поступательной подвижностью и долей сперматозоидов, несущих ХА, достаточно слабые, как показано в настоящей работе.

Известно, что эффективность процедур ВРТ в значительной степени зависит от качества мужских и женских половых клеток (Воробьева О.А. и др., 1995). К факторам, влияющим на исход ЭКО/ИКСИ и не относящимся к технической стороне вопроса успешного проведения процедур ВРТ, некоторые специалисты причисляют наличие специфических или тяжелых форм морфологических аномалий сперматозоидов, таких как нарушения в акросоме при выраженной тератозооспермии, и наличие мутаций генов или ХА в сперматозоидах (Venkataraman G., Craft I., 2002).

По мнению некоторых исследователей не исключено, что высокая частота сперматозоидов с анеуплоидией в эякуляте негативно влияет на способность сперматозоидов к оплодотворению, на вероятность успешной имплантации бластоцисты и вынашивания плода (Rubio C. et al., 2001; Burrello N. et al., 2003; Nicopoullos J.D. et al., 2008).

Анализ данных, представленных в научной литературе, показал, что при концентрации сперматозоидов ниже 20×10⁶/мл использование спермы в качестве донорской в программе ЭКО/ИКСИ приводит к повышению частоты хромосомной патологии эмбрионов (Bonduelle M. et al., 2002). Более того, показано, что частота сперматозоидов с анеуплоидией по половым хромосомам строго соответствует частоте получаемых при оплодотворении in vitro жизнеспособных эмбрионов с трисомией или моносомией по X- и Y-хромосомам, а частота сперматозоидов с диплоидным хромосомным набором соответствует частоте получаемых эмбрионов с триплоидным хромосомным набором (Rodrigo L. et al., 2010).

В научной литературе неоднократно появлялись сообщения, свидетельствующие о повышенной частоте встречаемости сперматозоидов с анеуплоидией по половым хромосомам в сперме у мужчин-отцов детей с трисомией или моносомией по половым хромосомам, которые рождены после проведения процедур ЭКО/ИКСИ (Moosani N. et al., 1999, Templado C. et al., 2011). Поэтому, по мнению специалистов, мужчин-кандидатов на проведение оплодотворения in vitro методом ЭКО/ИКСИ с тяжелой формой OAT можно считать принадлежащими к группе риска по передаче потомству сверхчисленных хромосом или дополнительного хромосомного материала (Carrell D., 2007). Вместе с тем, следует признать целесообразным включение FISH-анализа частот встречаемости сперматозоидов с анеуплоидией в эякуляте в число обязательных предварительных методов генетического обследования для мужчин в программе ЭКО. Фактически с помощью этого метода становится возможной оценка вероятности формирования зиготы со специфическим хромосомным дисбалансом при естественном оплодотворении или при оплодотворении in vitro с помощью методов ЭКО/ИКСИ.

Предоставление информации в ходе медико-генетического консультирования супружеских пар с проблемами деторождения о возможном риске передачи потомству ХА, в особенности о риске по передаче дополнительной X- и/или Y-хромосомы, является необходимым для планирования деторождения (Venkataraman G., Craft I., 2002).

При конституциональных ХА у инфертильных и субфертильных мужчин FISH-анализ частот встречаемости сперматозоидов с полной или сегментной анеуплоидией с индивидуальным подбором ДНК-зондов также показал себя как эффективный метод оценки вероятности передачи потомству ХА. В ряду исследований продемонстрировано, что частота встречаемости сперматозоидов с полной или сегментной анеуплоидией в сперме у мужчин со структурными ХА строго соответствовала частоте бластоцист с хромосомным дисбалансом, которые получены методом ЭКО (Yakut T. et al., 2006; Wiland E. et al., 2008; Bernicot I. et al., 2010).

Подводя итоги настоящего исследования, можно сказать, что результаты исследований хромосомного набора сперматозоидов у мужчин с различными формами патозооспермии и нарушением репродуктивной функции показывают, что оценка частоты встречаемости сперматозоидов с хромосомным дисбалансом методом FISH может быть использована как высокоинформативный тест. На основании результатов FISH-анализа частот встречаемости сперматозоидов с анеуплоидией можно проводить индивидуальную оценку риска передачи потомству сверхчисленных хромосом или дополнительного хромосомного материала отцовского происхождения.

На основании собственных результатов исследования и предложений по внедрению и использованию FISH-анализа частот встречаемости сперматозоидов с хромосомным дисбалансом разработаны показания, при которых данный тест может быть рекомендован (Martin R.H., 2007; Carrell D., 2008; Sarrate Z. et al., 2010, Гордеева Е.Г. и др., 2013):

1. 
   при регулярной и мозаичной формах дисомии по X-хромосоме;
   
2. 
   при Робертсоновских транслокациях;
   
3. 
   при сбалансированных реципрокных транслокациях;
   
4. 
   при перицентрических инверсиях хромосом с протяженностью инвертированного сегмента более половины от всей длины хромосомы и составляющих по размеру 100 млн. п.н. и более;
   
5. 
   при обследовании перед проведением процедур ЭКО/ИКСИ и в случаях повторных неудачных попыток проведения ЭКО/ИКСИ;
   
6. 
   в случаях рождения ребенка с хромосомной патологией или в случаях выявления хромосомной патологии у плода или эмбриона;
   
7. 
   при привычном невынашивании беременности;
   
8. 
   для оценки состояния сперматогенеза и прогноза генетического риска для потомства в случаях пролонгированного мутагенного воздействия ионизирующих излучений или химических агентов.
   

9. 
   при нарушениях формирования синаптонемного комплекса между гомологичными хромосомами в ПК;
   
10. 
    при тяжелой форме олигозооспермии или необструктивной азооспермии;
    
11. 
    при выраженных формах сочетанной или изолированной мономорфной тератозооспермии и бесплодии: при глобулозооспермии; и при тяжелой форме или абсолютной мономорфной тератозооспермии, когда наблюдается преобладание таких специфических патологических форм сперматозоидов в эякуляте, как многожгутиковые сперматозоиды, макроцефалические сперматозоиды и сперматозоиды с удлиненными головками, сперматозоиды с удвоенными головками, или сперматозоиды с редуцированными жгутиками.
    

1. 
   Частота встречаемости сперматозоидов с диплоидным хромосомным набором, с дисомией по хромосомам 13, 18 и 21, частота встречаемости сперматозоидов c XX, XY и YY дисомией среди мужчин с нормальным мужским кариотипом 46,XY и нормозооспермией в среднем составляет 0,37%, 0,11%, 0,05%, 0,20%, 0,04%, 0,17% и 0,06%, соответственно.
   
2. 
   Частота встречаемости сперматозоидов с диплоидным хромосомным набором и с анеуплоидией по хромосомам 13, 18, 21, X и Y среди мужчин с нарушением репродуктивной функции и патозооспермией превосходит частоту встречаемости сперматозоидов с анеуплоидией среди мужчин с нормальным мужским кариотипом (46,XY) и нормозооспермией в среднем. В зависимости от формы нарушения сперматогенеза частота встречаемости сперматозоидов с анеуплоидией может превосходить референсные значения в 1,5-3 раза или более.
   
3. 
   Высокая частота мейотического нерасхождения хромосом в большей степени сопряжена с изменением такого показателя спермиологического анализа, как концентрация сперматозоидов в эякуляте, нежели с изменением других показателей: доли сперматозоидов с поступательной подвижностью или доли сперматозоидов с морфологическими аномалиями. Для мужчин с тяжелой формой олигозооспермии при концентрации сперматозоидов менее 1 млн/мл в среднем характерна наиболее высокая частота встречаемости сперматозоидов с анеуплоидией.
   
4. 
   Выявлены достоверные различия между частотой встречаемости сперматозоидов с анеуплоидией по хромосомам 21, X и Y и частотой встречаемости сперматозоидов с анеуплоидией по хромосомам 13 и 18 среди мужчин с нормозооспермией и патозооспермией, обусловленные наличием предрасположенности к мейотическому нерасхождению хромосом группы G и половых хромосом.
   
5. 
   Выявлены достоверные различия между частотой встречаемости сперматозоидов с XY дисомией и сперматозоидов с XX и YY дисомией среди мужчин с нормозооспермией и патозооспермией, обусловленные более высокой частотой ошибок мейотического расхождения половых хромосом на стадии анафазы в MI, нежели в MII в ходе гаметогенеза у мужчин.
   
6. 
   У мужчин со структурными ХА с вовлечением аутосом наблюдается гетерогенность фенотипических проявлений нарушения сперматогенеза. В данной клинической группе может быть обнаружена как нормозооспермия, так и различные формы патозооспермии, которые нередко сопровождаются признаками частичного блока сперматогенеза на стадиях прелептотены-зиготены и пахитены профазы I мейоза.
   

1. 
   Курило Л.Ф., Гордеева Е.Г., Кузина Н.Ю., Баркова О.В., Магомедова Х.Д., Гамидов С.И., Типы хромосомных аномалий у пациентов с нарушением формирования и/или функции органов репродуктивной системы // Андрология и генитальная хирургия, 2009, №3, C. 24-28.
   
2. 
   Гордеева Е.Г., Шилейко Л.В., Панкратова О.С., Курило Л.Ф., Частота анеуплоидий в гаметах у фертильных мужчин // Генетика, 2011, Т. 47 № 5, С. 828-835.
   
3. 
   Гордеева Е.Г., Сорокина Т.М., Шилейко Л.В., Магомедова Х.Д., Курило Л.Ф., Частота встречаемости гамет с сегментной анеуплоидией у мужчины с бесплодием и перицентрической инверсией inv(18)(p11.23q21.1) // Медицинская генетика, 2012, Т. 11 № 3, С. 41-48.
   
4. 
   Гордеева Е.Г., Сорокина Т.М., Шилейко Л.В., Остроумова Т.В., Борзова О.С., Магомедова Х.Д., Кузина Н.Ю., Баркова О.В., Курило Л.Ф., Частота встречаемости гамет с анеуплоидией у мужчин с нарушением репродуктивной функции и патозооспермией // Медицинская генетика, 2013, № 2, С. 15-21.
   

5. 
   Гордеева Е.Г., Курило Л.Ф., Шилейко Л.В., Сорокина Т.М., Анализ частот нерасхождения хромосом в половых клетках мужчин носителей сбалансированных реципрокных транслокаций и мужчин с бесплодием // материалы международной конференции «Хромосома 2009» 31/VIII-6/IX, 2009, Новосибирск, С. 126.
   
6. 
   Гордеева Е.Г., Курило Л.Ф., Шилейко Л.В., Сорокина Т.М., Структурные хромосомные аномалии аутосом у пациентов с нарушением сперматогенеза // материалы VI Съезда Российского общества медицинских генетиков, 14-18/V, 2010, Ростов-на-Дону, C. 47-48.
   
7. 
   Савельева А.П., Курило Л.Ф., Гордеева Е.Г., Уровень анеуплоидии по гоносомам в половых клетках у пациентов с синдромом Клайнфельтера // материалы VI Съезда Российского общества медицинских генетиков, 14-18/V, 2010, Ростов-на-Дону, C. 156-157.
   
8. 
   Гордеева Е.Г., Нерасхождение хромосом в мужском гаметогенезе и риск передачи хромосомных аномалий потомству // сборник научных трудов IX научной конференции «Генетика человека и патология: актуальные проблемы современной цитогенетики», выпуск 9, 28-30/XI, 2011, Томск, C. 97-98.
   
9. 
   Гордеева Е.Г., Курило Л.Ф., Магомедова Х.Д., Кузина Н.Ю., Баркова О.В., Частота встречаемости гамет с анеуплоидией по X- и Y-хромосомам у мужчин с аномалиями половых хромосом // материалы V Всероссийской конференции с международным участием «Пренатальная диагностика и генетический паспорт – основа профилактической медицины в век нанотехнологий», 16-18/V, 2012, Санкт-Петербург, С. 32-33.
   
10. 
    Гордеева Е.Г., Результаты цитогенетического обследования и исследования хромосомного набора сперматозоидов у мужчин с нарушением репродуктивной функции // материалы первого национального форума «Репродуктивное здоровье как фактор демографической стабилизации», 18-19/X, 2012, Ростов-на-Дону, С. 66-67.