DAZL基因单核苷酸多态性与弱畸精子症的相关性研究

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研究表明,不孕不育问题困扰了近15%的育龄夫妇。近年来其发病率也呈逐年上升的趋势。有资料显示,目前世界上约达到25%的夫妇存在生育障碍,其中因男性因素所致的不育约占50%。影响男性不育的因素众多,其中精子活力不足及精子形态异常是非常重要的病因。在一项关于成年男性不育患者的精液分析中91.07%的不育男性都有正常的精液量,但有正常精子活力的患者只有6.3%,细胞形态不正常的患者竟高达62%。另一项关于精液分析的研究显示,81%的男性不育患者存在精子活力不足,其中合并有畸精子症和/或少精子症者约63%,特发性弱精子症的患者约20%。精子运动的动力来自于精子尾部位置的鞭毛的摆动而产生的向前的动力。按目前观点来说,滑动模式是精子进行运动的主要模式。这种模式的基本原理是:在三磷酸腺苷(ATP)的启动下,精子鞭毛轴丝的双联微管之间的滑动(A微管的两行支臂重复脱离并再次附着与相邻双微管内的B微管上的结合位点)产生一种纵向力,并被各种和双联微管相关的附属结构形成的滑动抗力转化为横向的弯曲动力,引起波浪状形成并传播。精子中存在的大量线粒体所产生的ATP则是精子运动的主要能量来源,在激活精子鞭毛系统中起重要作用。这一过程的参与调控的主要因素有如下几方面:(1)激酶及磷酸化体系(环腺苷酸(cAMP)-蛋白激酶-磷蛋白磷酸酶体系、二脂酰甘油(DG)-蛋白激酶C(PKC)体系、酪氨酸蛋白激酶(TPK)系统):精子运动的重要调控机制是蛋白磷酸化。精子尾部特异蛋白酪氨酸磷酸化缺陷与其精子活力低下有极为密切的关系。(2)活性氧族(Reactive Oxygen Species)及超氧化物岐化酶(SOD):ROS主要有O2-、 H2O2、OH-等,由精子及精液中的白细胞产生。在低浓度时,环磷酸腺苷-蛋白激酶信号通路可被活性氧族诱导而使精子活力增加。而精子的细胞膜则会因活性氧族浓度高而发生脂质过氧化反应,进而ATP的合成减少,导致精子活力的减弱。SOD可清除ROS抑制细胞膜的脂质过氧化反应使精子的形态结构和功能保持正常(3)精子内钙离子水平:存在于精子尾部潜在的钙通道势能感受器(Transient receptor potential calcium channels)通过增加钙离子的容量而精子活力提高。(4)精浆的渗透压:当精浆渗透压较低时,精子渗透压敏感性钙通道可被激活从而诱使钙离子内流,以提高精子活力。(5)一氧化氮(Nitric oxide,NO):作为细胞内和细胞外的信使,有实验证实NO供体(硝普钠)可使仓鼠精子活力显著提高,而一氧化氮合酶(NOS)抑制剂(L-NAME)则会表现出相反的作用。(6)免疫因子:在男性精液中,由免疫因素导致过量的抗精子抗体形成可致使精子凝集进而影响精子活力。引起精子活力不足的因素众多,包括:精液液化异常,生殖系统感染,内分泌系统疾病,精索静脉曲张,免疫因素,微量元素的缺乏,吸烟、饮酒等不良的生活习惯,染色体异常,先天性Kartagener’s综合征等;影响精子形态的因素包括:1、微生物感染;2、环境污染如铅、杀虫剂等、生活习惯等理化因素;3、内分泌因素,睾酮/雌激素比例,抑制素B, FSH等。精子形态与精子运动和活力密切相关,任何形态上的缺陷都可能导致其功能下降,引起男性不育。临床上将精子活力不足同时正常形态精子百分率低于正常值者称为弱畸精子症。绝大多数疾病的发生是遗传易感性与环境因素相互作用的结果。具有不同遗传背景的个体,在相同的环境暴露下,其对疾病的反应性也不完全相同。因此,对于精子活力不足、精子形态异常等因素所导致的不育,不单需要关注环境因素的影响,在遗传水平上的差异同样可能影响个体对弱精子症以及畸精子症的易感性。多种遗传因素被发现会对精子活力以及精子形态造成影响,包括:基因的突变、基因缺失、基因的碱基替换、染色体异常等。近年来,与男性不育症及精子缺陷相关基因的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)也成为研究热点。越来越多的单核苷酸多态性SNPs被报道,提示相关基因的单核苷酸多态性SNPs可能与男性不育症及精子活力不足和精子形态异常存在相关性。DAZ(the deleted in azoespermia)基因家族由DAZ、DOULE及DAZL (deleted in azoospermia like)基因构成,这三个基因均只在生殖细胞中表达。在生殖细胞的发育过程中DAZ家族成员起重要的作用。定位于常染色体3p24的DAZL基因与DAZ基因具有高度的同源性,其cDNA编码区83%的基因序列与DAZ基因相同,并且二者均编码RNA结合蛋白但与DAZ基因不同,DAZL基因是单拷贝基因。Ruggiu在敲除了DAZL基因的小鼠睾丸中找不到任何精子,并且睾丸组织结构紊乱,生精小管数量极少。杂合子小鼠虽然可找到精子,但与野生型小鼠相比,杂合子小鼠精子总数少并且精子畸形率高,其中大部分为头部畸形。Vogel等将DAZL基因缺失小鼠模型转入人类DAZ和DAZL基因,可以使小鼠产生精母细胞,但基本都处在细线期和偶线期,而不能进入分裂期或分裂后期,说明DAZ和DAZL对于建立生殖细胞群和使其进入减数分裂期起重要作用。DAZL基因的单核苷酸多态性位点与精子发生的相关性已被许多学者所报道。DAZL基因的两个SNP, A260G及A386G,分别位于第2外显子和第3外显子,这两个SNP由A到G的改变分别造成第12位及第54位的苏氨酸变为丙氨酸(T12A, T54A),其中,T54A位于RNA识别基序。Teng等在台湾不育男性患者的研究中,认为单核苷酸多态性位点SNPA260G、SNPA386G与男性不育具有显著相关性,其表现型可为少精子症甚或是唯支持细胞综合征。Tschanter等对高加索男性人群的研究发现在正常生育组中24.2%可检测到SNPA260G多态性AG,但整个分布频率在实验组和对照组相比较并无显著性差异。而我国学者闻小慧等对东北区域不育症男性患者和正常生育男性的研究发现SNP A386G多态性与中国东北区域男性人群不育不存在相关性,SNP A260G多态性与男性人群不育是否存在相关无明确定论。本研究的主要研究方法、内容及结论包括以下几个方面:目的:探讨广东汉族人群中DAZL基因(deleted in azoospermia like) A260G及A386G单核苷酸多态性(SNP)与弱精子症伴畸精子症男性不育的关系。方法:1.研究对像按照1999年WHO的诊断标准,选择精液分析为精子活力不足且伴精子形态异常的男性弱畸精子症患者。所有患者均为婚后未行避孕措施1年以上而未能生育,常规体格检查未发现明显异常,均排除生殖道感染、系统性疾病病史、精索静脉曲张、精液液化异常、不良生活习惯及激素水平异常等可能导致精子活力下降的因素,配偶检查未见明显异常。对照组纳入标准为:任意一次精液检查提示精子活力正常且正常形态精子百分率及其他精液参数无明显异常的志愿者。所有纳入研究的标本收集前均口头告知患者,并获取其知情同意。2.对收集的弱畸精子症患者及正常对照组的精液样本进行精液常规、精子活力及形态学分析。待样本完全液化后每份取10ul采用计算机辅助精液分析系统(CASA, computer-assisted semen analysis)分析精子浓度、存活率、活动力、动态参数等;每份另取一滴精液样本,采用Diff-Quick快速染色法计算正常形态精子百分率。经常规及形态学分析后的每份精液样本采用50%Percoll-层离心方法分离纯化精子,并将精子细胞放置于-70℃冻存。3.采用细胞基因组DNA提取试剂盒提取精子DNA,并检测,合格的DNA放于-20℃保存。4.采用Sequenom MassARRAY Design4.0进行引物设计,利用Sequenom MassARRAY(?) SNP分型技术(包括PCR扩增、虾碱性磷酸酶处理、单碱基延伸反应、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测等方面)对DAZL基因A260G、A386G多态性位点进行基因分型。5.病例组和对照组间基本参数的比较采用两独立样本t检验,DAZL基因A260G、A386G基因型频率分布差异比较采用x2检验,以P<0.05具有统计学意义。结果:1.本研究弱畸精子症不育患者173例,精子活力及正常形态精子百分率正常的志愿者175例。2.弱畸精子症实验组在精子浓度、A级精子(快速直线前向运动精子)比例、A+B级精子(前向运动精子)比例及正常形态精子百分率方面与正常对照组相比较显著降低,差异具有显著性。而在年龄、禁欲天数、精液量等各项指标两组参数比较无明显差异。3.在病例组与对照组中,DAZL基因A260G多态性位点均仅检测到野生基因型AA,而未检测到突变型AG或GG。4.在病例组与对照组中,DAZL基因A386G多态性位点均仅检测到野生基因型AA,而未检测到突变型AG或GG。结论:1.通过对173例弱畸精子症患者及175例精子活力及正常形态精子百分率正常的志愿者DAZL基因A260G、A386G两个多态性位点进行分型,发现广东地区汉族人群此两个多态性位点仅存在野生基因型AA,均未发现突变基因型。2.关于DAZL基因A386G多态性位点,本次研究结果与台湾地区人群发现DAZL基因A386G多态性位点杂合子AG,并认为该多态性位点可增加精子生成障碍的易感性结果不同,而对高加索、意大利、日本及我国东北等地区人群的研究也未发现DAZL基因A386G多态性位点,和本次结果相同。对于DAZL基因A260G多态性位点,在日本及高加索人群可检测到其多态性,但在正常组和不育人群中无显著性差异,我国东北地区也仅在正常人群发现一例A260G杂合子,和本次结果也都存在差异,分析原因可能是:(1) DAZL基因A260G、A386G这两个多态性位点可能本身并不增加男性不育疾病的发病风险;(2) DAZL基因多态性对于男性精子活力及精子形态的影响并非绝对,不同国家、种族、地区的人群中可能存在异质性。3. DAZL基因A260G、A386G两个多态性位点可能不与广东地区汉族不育人群弱精子症及畸精子症的发病相关。
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