Уровень нерасхождения хромосом на разных стадиях развития мужских половых клеток человека

Л.Ф.Курило, В.О.Шаронин, С.Г.Ворсанова

НИИ Клинической генетики Медико-генетического научного центра РАМН, Московский НИИ педиатрии и детской хирургии МЗ РФ

Проблемы репродукции, N6-1998, с.50-55

В начало...

На последнем этапе сперматогенеза - для оценки плоидности в зрелых ПК методом флюоресцентного окрашивания акрихин-ипритом и красителем Гимза определяли частоту дисомии хромосом Y и 9 по числу флюоресцирующих телец в 10 700 сперматозоидах человека от 12 здоровых мужчин [58]. В 54,6% сперматозоидов флюоресцирующих телец не было выявлено, что свидетельствовало об отсутствии хромосомы Y. В 43,9% сперматозоидов определено по одному флюоресцирующему тельцу (одна хромосома Y); 1,3% имели по два таких тельца (две хромосомы Y) и 0,2% сперматозоидов были большого размера (полиплоидные) и также содержали по два Y-тельца. У 1 пациента в 25 сперматозоидах выявлено по два сигнала от хромосомы 9 [58].

С помощью метода гетерологичного оплодотворения ооцитов золотистого хомячка сперматозоидами человека установлено, что у здоровых мужчин в возрасте 25-49 лет, с нормальными спермограммой и кариотипом (по лимфоцитам периферической крови) около 10% зрелых сперматозоидов имели ХА [44, 51]. Сравнение результатов хромосомного анализа сперматозоидов с помощью гетерологичного оплодотворения, проведенного разными исследователями, свидетельствует о стабильной частоте (8,5-13,9%) нерасхождения хромосом в сперматозоидах у здоровых мужчин. Соотношение Х и Y несущих сперматозоидов колеблется, но в целом близко к соотношению 1:1. В большинстве исследований доля численных ХА ниже, чем структурных (колеблется в зависимости от сообщения от 0,9 до 8,3% и от 1,3 до 13,9%, соответственно) [26, 27, 34, 44, 46, 51, 53, 55, 68, 69]. Чаще встречается гипергаплоидия по хромосомам 1, 21 и Х. Уровень гипергаплоидии в сперматозоидах колеблется до 5,4 %, гипогаплоидии в 6,3-10,3%. Выявлена тенденция зависимости уровня гипогаплоидии от метода и режима приготовления препаратов, в частности - от режима гипотонии клеток [64]. Соотношение Х и Y несущих сперматозоидов колеблется, но в целом близко к 1:1.

Одними из первых анализ дисомии хромосом в сперматозоидах человека с помощью FISH метода (флюоресцентная in situ гибридизация) провели Joseph с коллегами [45] и Wyrobek, Pinkel [68]. Данная техника значительно облегчила исследование частоты нерасхождения хромосом в сперматозоидах и ПК более ранних стадий развития.

При исследовании мейотической сегрегации гоносом в сперматозоидах человека с помощью двухцветового FISH метода [29] установлено соотношение гаплоидных с хромосомой Х и с хромосомой Y сперматозоидов, равное 1:1 (49,30%: 49,22%). Частота нерасхождения хромосом Х и Y в М2 мейоза равнялась 0,05%. Авторы подчеркивают, что эти цифры сходны с таковыми, полученными иным методом - гетерологичного оплодотворения (см.выше). Частота XY несущих сперматозоидов достигала 0,42%. Авторы расценивали ее как высокую, допуская, что при этом методе возможно вовлечение в подсчет диплоидных соматических клеток, диплоидных ПК, гипергаплоидных сперматозоидов, как результат нерасхождения гоносом в М1 мейоза [29]. Для дифференцирования диплоидных соматических клеток от ПК используют двух- или трехцветовую FISH-технику [54, 66].

При использовании ДНК-зондов, специфических для хромосом 1 и Y [42], в сперматозоидах была обнаружена частота дисомии по хромосоме 1, равная 0,35% и по хромосоме Y, равная 0,18%. При анализе нерасхождения хромосом 6 и 21 в сперматозоидах 9 здоровых мужчин определена ее частота для хромосомы 21, равная 0,38% и для хромосомы 6, равная 0,14% [23].

Следует отметить, что данные (2%) о частоте нерасхождения хромосом в М1, полученные при обычном цитогенетическом анализе сперматоцитов в М2 из биоптата яичка [37], близки к таковым (0,1-2%), полученным с помощью гетерологичного оплодотворения [25, 26, 34, 51-53), и выше данных, выявленных на сперматозоидах с применением FISH-метода [41, 70].

В литературе нет единого мнения о том, нарастает ли частота ХА у мужчин в зависимости от возраста. В классических руководствах приводятся данные об их увеличении. Полагают, что с возрастом пациентов увеличивается число сперматозоидов со структурными ХА, но не с численными (анализ с помощью техники гетерологичного оплодотворения) [51-53].

У 9 из 10 обследованных доноров частота структурных ХА выше в сперматозоидах, чем в лимфоцитах периферической крови; также установлена неслучайная структурная ХА для каждого обследуемого [25-28]. Подчеркивается высокий межиндивидуальный разброс частоты нерасхождения хромосом в сперматозоидах между донорами.

До настоящего времени нет доказательств или опровержений равной вероятности вовлечения различных хромосом в нерасхождение. В последние годы показано, что анеуплоидии ряда аутосом встречаются в пределах 0,05-0,28% без предпочтения какой-либо хромосомы набора [32, 59, 66]. Отмечают, что вероятность нерасхождения двух хромосом в одной клетке ничтожнo мала: 4х10^-4 [37]. Не выявлено различий в частоте дисомии и диплоидии в сперматозоидах у мужчин с бесплодием и без проблем деторождения [56]. Предполагают селекцию сперматозоидов с дисомией хромосом [36, 39, 53]. Отмечают высокое число сперматоцитов в пахитене (у пациента с кариотипом 47,XYY) [65] и сперматозоидов (у пациента с кариотипом 47,ХXY) [30] с дисомией гомологичных гоносом.

Одной из задач анализа литературы было привлечь внимание специалистов, занимающихся техникой ИКСИ, к данным о частоте нерасхождения хромосом в сперматозоидах человека.

Поскольку у пациентов с дисомией хромосомы Х в кариотипе (47,ХXY) сперматозоиды и сперматиды (число которых снижено или они практически отсутствуют в эякуляте) могут иметь обе хромосомы (неразошедшиеся в М1 Х и Y), этот факт следует принимать во внимание при планировании таких пациентов на ИКСИ, с изъятием половых клеток из эякулята или биоптата яичка. Проведение для таких пациентов преимплантационного цитогенетического анализа клеток эмбриона показано. В случае невозможности его проведения обязательны показания для выполнения цитогенетического анализа по клеткам плода при пренатальной диагностике.

Мы не ставили перед собой цель отразить в обзоре максимальное число имеющихся сообщений относительно частоты нерасхождения хромосом в гаметах человека. Анализ основного числа исследований свидетельствует о сходстве количественных данных, полученных разными исследователями с применением разных методов анализа, по уровню нерасхождения как половых хромосом, так и аутосом в сперматозоидах человека. Прослеживается тенденция снижения частоты нерасхождения хромосом и общей доли клеток с ХА (численными и структурными) по мере прохождения ПК стадий дифференцировки. Более детальный анализ исследований уровня и типов ХА (структурных и численных) на заключительном этапе сперматогенеза - в зрелых сперматозоидах, приведен в недавно опубликованном обзоре [41].

Литература

1. Богданов Ю.Ф., Коломиец О.Л. Кариотипирование на основе синаптонемных комплексов и применение этого метода в цитогенетике. Генетика 1985; 21(15): 793-802.

2. Ворсанова С.Г., Юров Ю.Б., Дерягин Г.В., Соловьев И.В., Бытенская Г.А. К методике диагностики анеуплоидий при помощи гибридизации in situ: анализ интерфазных ядер. Бюл эксперим биолог и мед 1991; 10: 413-415.

3. Ворсанова С.Г. Хромосомные аномалии у детей с недифференцированной олигофренией и супружеских пар с отягощенным акушерским анамнезом по данным молекулярно-цитогенетических исследований. Дис. ... док биол наук. Киев 1991; 52.

4. Ворсанова С.Г., Шаронин В.О., Курило Л.Ф. Аномалии половых хромосом при нарушении репродуктивной функции у мужчин. Пробл репрод 1998; 4(2): 12-21.

5. Джгаркава Н.А., Курило Л.Ф. Цитогенетический анализ митотических и мейотических хромосом у мужчин с нарушением сперматогенеза. Цитол и генет, Киев, 1991, 12 С., Деп. ВИНИТИ, N 2471, В-91, Цитол и генет 1991; 3: 71.

6. Коломиец О.Л., Богданов Ю.Ф., Мазурова Т.Ф., Гречанина Е.Я., Джгаркава Н.А., Курило Л.Ф., Любашевская И.А. Анализ тотальных препаратов СК у мужчин, страдающих бесплодием. Тез докл 2 Всесоюзн съезда мед генет, Алма-Ата, ХII/1990; 1990; 207-208.

7. Коломиец О.Л. Синаптонемный комплекс как индикатор хромосомной изменчивости. Дис. ... док биол наук. М 1998; 62.

8. Кулешов Н.П. Частота возникновения и судьба хромосомных аномалий в популяции человека. Дис. ... докт мед наук. М 1979; 270.

9. Курило Л.Ф. Динамика преобразований хромосом в профазе мейоза в оогенезе человека. Цитология 1980 а; 22(2): 154-160.

10. Курило Л.Ф. Фолликулогенез в пренатальный период развития человека. Архив анат 1980 б; 79(7): 73-79.

11. Курило Л.Ф. Морфофункциональные характеристики оогенеза млекопитающих и человека. Дис. ... док биол наук. М 1985; 470.

12.Курило Л.Ф. Возможности цитогенетического исследования мейоза при мужском бесплодии. Цитол и ген 1989; 23(2): 63-70.

13. Kурило Л.Ф., Шаповал Н.В., Дубинская В.П. и др. Структура хромосомной патологии среди пациентов с нарушением репродуктивной системы. Тез докл 1 (3) Рос съезда мед генет, М 1994; 1: 85-86.

14. Курило Л.Ф., Шилейко Л.В., Мхитарова Е.В. и др. Структура наследственной патологии половой системы при обследовании пациентов с нарушением репродукции. Тез докл Рос науч-практ Конф "Медико-генет. консультирование в профилактике наследственных болезней", МЗ РФ, МНОМГ, МГНЦ РАМН, Москва, 1997; 154-155.

15. Курило Л.Ф. Доля генетической патологии у пациентов с нарушением развития половой системы. Лекции для врачей: Сексопатология и андрология, Киев 1998; 4: 18-27.

16. Райцина С.С. Сперматогенез и структурные основы его регуляции. М.: Наука 1985; 207.

17. Семенова-Тян-Шанская А.Г. Первичные половые клетки зародыша человека в период миграции к зачаткам гонад. Архив анат 1969; 56(6): 3-8.

18. Фалин Л.И. Эмбриология человека: Атлас. М: Медицина 1976: 544.

19. Хилькевич Л.В., Курило Л.Ф. Кинетика популяции мужских половых клеток человека в антенатальном периоде онтогенеза. Онтогенез 1992; 23(5): 506-510.

20. Юров Ю.Б. Оптимизация условий гибридизации клонированных последовательностей ДНК in situ и дифференциального окрашивания хромосом человека. Бюл эксперим биолог и мед 1984; 5: 595-598.

21. Abramsson L., Beckman G., Duchek M., Nordenson I. Chromosomal aberrations and male infertility. Isr J Med Sci 1981; 17(8): 735.

22. Bischoff F.Z., Nguyen D.D., Burt K.J., Schaffer L.G. Estimates of aneuploidy using multicolor fluorescence in situ hybridization on human sperm. Cyt Cell Genet 1994; 66: 237- 243.

Далее...