由于环境及人们生活方式的改变，不孕不育患者在人群中的比例大幅升高，不孕不育症将成为继肿瘤和心血管疾病之后的第三大疾病。目前，全世界约10%-15%的夫妇罹患不育症，其中，男性不育因素占50%，引起男性不育的原因有很多，因遗传缺陷导致的不育约占男性不育的30%。导致男性遗传学异常的原因主要有Y染色体微缺失、染色体结构和数目异常、基因突变。明确遗传学病因，是正确处理不孕不育的必要步骤。本文将男性不育遗传学病因从分子遗传学和细胞遗传学角度分述如下：
1. Y染色体微缺失与男性不育（分子遗传学）
1976年Tiepolo等在1170例男性不育患者中发现6例无精子患者存在显微镜下可见的Y染色体长臂缺失，于是提出Y染色体长臂上可能存在控制精子生成的基因，并称其为无精子症因子（azoospermia factor，AZF），1996年Vogt将AZF划分为AZFa、AZFb、AZFc3个相互独立的区域。各区域包含若干AZF候选基因并主导精子形成过程中的不同阶段，它们的缺失或突变可能导致精子生成障碍，引起少精子症或无精子症。男性原发无精或少精子患者中约有10%的患者存在Y染色体微缺失，其中AZFc缺失的发生频率最高，占总缺失率79%，其次是AZFb 9%，AZFb+c 6%，AZFa和AZFa+b+c发生频率最低，分别为3%。到目前为止，AZF区域已经明确的基因至少有31个，包括14个蛋白编码基因和17个Y染色体睾丸特异转录本基因。
AZFa区域全长1.1Mb，相关候选基因为USP9Y/DFFRY、DBY、UTY、DDX3Y。AZFa区域的缺失比较少见，是由人内源性逆转录病毒（HERV）两个拷贝（HERV15yq1和HERV15yq2）之间同源重组引起，整个AZFa区域的缺失完全缺失的患者通常表现为为支持细胞综合症（Sertoli Cell-only-syndrome）。因此，AZFa区域缺失的患者行睾丸穿刺（testicular sperm extraction，TESE）不能获得精子，不建议做（intracytoplasmic sperm injection，ICSI）。AZFb区域全长3.2Mb，相关候选基因包括RBM/YRRM、CDY、PRY等，Y染色体男性特异性区域（male-specific region of the Y chromosome，MSY）中有8个回文序列区（Palindrome，P），AZFb和AZFc在P5和P1之间，AZFb/b+c缺失模式分别P5/P1近端、P5/P1远端和P4/P1远端缺失（如图一所示）。为AZFb缺失的患者表现为生精阻滞，停滞在精母细胞阶段，一般没有减数分裂后的精子细胞，睾丸内仍然可见精原细胞核初级精母细胞，AZFb区域完全缺失的患者不适宜做ICSI， AZFb部分缺失的患者表型不确定，部分患者可有精子发生。
AZFc区域全长3.5Mb，相关候选基因包括DAZ、PRY、TTY2、CDY等，AZFc区域的缺失是临床最为常见的缺失，是引起生精子障碍的最主要原因。DAZ基因是AZFc主要基因，在Y染色体上有4个拷贝，分成两簇分别位于扩增子r1-r4内，AZFc完全缺失为b2/b4缺失模式，AZFc部分缺失有3种缺失类型：gr/gr、b1/b3和b2/b3，其中以gr/gr部分缺失发生率最高，AZFc部分缺失争议较大，部分研究者认为部分缺失与精子生成相关，部分则认为这种缺失对生精功能影响甚微。AZFc区域的缺失临床表现比较多样化，从正常精子到无精子
症，主要表现为减数分裂后的精子细胞成熟阻滞。一般来说，AZFc缺失患者尚存精子生成能力，通过TESE获得精子的机会要大很多，可以进行ICSI受孕，但是，AZFc缺失将遗传给男性后代。研发发现AZFc区域缺失少精子症患者，其精子数目有进行性下降趋势，后面发展成无精子症，因此，对AZFc区域缺失的少精子症患者，应及早进行治疗或将其精液进行冷冻保存。
2. 基因突变与男性不育（分子遗传学）
男性不育相关的基因突变包括囊性纤维化跨膜传导调节子（Cystic fibrosis transmembrance conductance regulator，CFTR）基因、雄激素受体(androgen receptor，AR)基因、胰岛素样因子3（Insulin
like factor3，INSL3）基因和G蛋白偶联受体8（G protein-coupled receptor 8，LGR8）基因、精子线粒体基因组。CFTR基因突变可导致囊性纤维化、输精管缺如和梗阻性无精子症；AR基因突变会引起雄激素不敏感综合征，使生精损伤；INSL3和LGR8基因突变则与睾丸下降异常和隐睾相关；线粒体基因突变可影响精子活力，导致精子发生和鞭毛运动受损，进而引起精子发生障碍或弱精子症。
3. 性染色体数量异常与男性不育（细胞遗传学）
（1）47，XXY：克氏综合征（Klinefelter syndrome，KS）在不育男性中占4%，在无精子症患者中占11%。无精症中11%为非嵌合型KS，严重少精症0.5%为嵌合型，69%为非嵌合型KS患者可从行TESE获得精子，通过ICSI辅助生殖。
（2）47，XYY综合症，该综合症发生率为1/1000，一般可以生育，但也可表现为轻至重度精子生成障碍而导致不育。
（3）45，X/46，XY男性特纳综合症（Turner syndrome），几乎所有的45，X/46，XY均表现为身材矮小、第二性征不明显。
（4）46，XX男性性反转发生率为1/20,000～1/25,000，均表现为无精子症。
4. 染色体结构异常与男性不育（细胞遗传学）
（1）染色体易位：包括罗氏易位（Robertsonism translation，rob）和相互易位，易位携带者进行减数分裂时，遵循对位分离、邻位I分离、邻位II分离、3:1分离等分离模式，形成平衡及不平衡的精子，常染色体与性染色体上调控精子发生的基因发生易位，可能破坏区段基因的完整性，导致精子生成的基因不能正常发挥作用而导致生精障碍。罗氏易位在新生儿中携带者占0.1%，约占平衡易位的21%，罗氏易位主要见于少精症约为1.5%，在无精症中比例很小约为0.2%。相互易位见于0.7%的严重少精或无精男性。其产生精子50%以上为染色体不平衡者，所以，自然怀孕生育正常孩子的几率很低。
（2）倒位：倒位的遗传效应首先是改变了倒位区段内外基因的连锁关系，还可使基因的正常表达因位置改变而有所变化。倒位杂合体联会时可形成特征性的倒位环，引起部分不育，并降低连锁基因的重组率。
5. Y染色体缺失的检测方法
男性不育病因复杂，很多疾病和因素都会导致男性不育，Y染色体微缺失是导致男性不育的主要遗传学因素。目前，很多Y染色体微缺失的检测方法主要基于PCR技术，检测位点为Y染色体各个区域的序列标签位点（sequence tagged site，STS）或候选基因。理论上，AZF各区域仅检测一个非多态性STS即可说明该区域是否存在缺失，但单个STS的检测无法排除单次实验偏差的存在。2004年，欧洲男科学研究会（European Academy of Andrology，EAA）和欧洲分子遗传实验质控网（European Molecular Genetics Quality Network，EMQN）在Y染色体微检测指南中推荐在每个AZF区域使用2个STS：sY84（AZFa）、sY86（AZFa）、sYl27（AZFb）、sY134（AZFb）、sY254（AZFc）、sY255（AZFc），并且指出用这6个STS能检测出超过95％的AZF缺失。
目前常用的检测方法主要有多重PCR-电泳法、多重PCR-基因芯片法、荧光原位杂交技术实时荧光PCR法等。多重PCR-电泳法简单快速、成本低，但是不能实现高通量检测，并且容易出现假阳性。多重PCR-基因芯片方法，灵敏度、特异性和通量较电泳法都有所提高，并且减少了人工操作的步骤，但是，成本相对较高。荧光原位杂交与传统的放射性标记原位杂交相比具有快速、检测信号强、杂交特异性高和可以多重染色等特点，但是，检测步骤繁琐，检测周期长。
上海透景生命科技有限公司研制的Y染色体微缺失检测试剂盒，采用实时荧光定量PCR平台，根据EAA/EMQN标准设计，试剂盒采用两管多重PCR扩增，四个通道（FAM/VIC/ROX/Cy5）荧光检测的方法，判断AZFa，AZFb，AZFc三个区域六个STS位点的微缺失，同时设置两个内对照基因，对样品采集、抽提、PCR整个过程进行质控。自动化程度好，操作简单，不需要电泳检测和杂交等步骤；检测通量高，UNG酶防污染体系设计，有效地减少污染所导致的假阳性结果；实时荧光监测，灵敏度高，并可对基因进行定量分析。不失为一种简便高效的核酸检测方法，适合临床推广，具有广阔的应用前景。
上海透景生命科技有限公司 供稿
摘自定向点金《临床实验室》杂志2013年第十一期
编辑：范伟伟
