Форум РМС

Лечение в Москве - 8 (495) 506 61 01

Лечение за рубежом - 8 (925) 50 254 50

Y-хромосома, AZF-микроделеции и идиопатическое бесплодие у мужчин (обзор литературы).

Бесплодием страдают около 10-15% супружеских пар, при этом примерно в 50% случаев оно обусловлено нарушением репродуктивной функции со стороны мужчины, а еще в 20% - нарушением репродуктивной функции обоих супругов [1-4]. Бесплодие у мужчин в 40-50% случаев может быть связано с нарушениями количественных и/или качественных показателей эякулята [2, 3]. Примерно у 31,7% мужчин причину бесплодия установить не удается (идиопатическое бесплодие) [5]; предполагается, что оно обусловлено генетическими или иммунологическими факторами.

Сперматогенез представляет собой сложный многоэтапный процесс, завершающийся образованием зрелых мужских половых клеток - сперматозоидов. Данный процесс контролируется большим количеством генов, расположенных как на аутосомах, так и на гоносомах (половых хромосомах), в особенности на Y-хромосоме [6, 7]. Мутации генов, контролирующих этапы сперматогенеза, могут приводить к нарушению подвижности, морфологических и фертильных свойств сперматозоидов, блоку сперматогенеза, проявляясь в диапазоне от легкого снижения сперматогенной активности до полного отсутствия половых клеток в семенных канальцах (синдром "только клетки Сертоли»). Так, микроделеции локуса AZF (Azoospermia Factor, фактор азооспермии) [8-11] хромосомы Y обнаруживаются в среднем в 10-15% случаев азооспермии и в 5-10% случаев олигозооспермии тяжелой степени [2] и обусловливают нарушения сперматогенеза и бесплодие у мужчин. AZF-локус содержит три неперекрывающихся субрегиона: AZFa, AZFb и AZFc [11]. Каждый из них содержит ряд кандидатных генов [7], мутации которых приводят к азооспермии или олигозооспермии тяжелой степени. Однако пока ген (или гены), ответственный за возникновение такой патологии сперматогенеза, не определен.

В настоящее время широкое использование метода ИКСИ (ICSI - Intracytoplasmic Sperm Injection, введение сперматозоида в цитоплазму яйцеклетки) позволяет преодолеть ряд нарушений репродуктивной функции у мужчин. Однако возможность передачи потомству генетических нарушений, в том числе микроделеций Y-хромосомы от отца сыну, диктует необходимость генетического обследования супружеской пары, включающего микроделеционный анализ Y-хромосомы у мужчин перед проведением ИКСИ [1-4, 12, 13].

Y-хромосома человека

Y-хромосома является наименьшей по размеру из 24 хромосом у человека и содержит около 2-3% ДНК гаплоидного генома, составляя приблизительно 51 Mb (1 Mb равен 1000 kb, или 10п.н.) ДНК [19] (рис. 1).

Из всего объема ДНК Y-хромосомы на данный момент секвенировано 21.8 Mb [14, 15]. Короткое плечо Y-хромосомы (Yp) содержит примерно 11 Mb, а длинное плечо (Yq) - 40 Mb ДНК, из которых около 7 Mb приходятся на эухроматиновую часть Yq и около 3 Mb ДНК на центромерную область хромосомы [14, 15].

Большая часть (~60%) длинного плеча Y-хромосомы представляет собой функционально неактивный гетерохроматин, имеющий размер около 24 Mb. В Y-хромосоме выделяют несколько областей [16]:

- псевдоаутосомные области (PARs);
- эухроматиновую область короткого плеча (Yp11);
- эухроматиновую область проксимальной части длинного плеча (Yq11);
- гетерохроматиновую область дистальной части длинного плеча (Yq12);
- область прицентромерного гетерохроматина.

Половые хромосомы (гоносомы) значительно различаются между собой по структуре и числу генов. Хромосома X имеет больший, чем хромосома Y, размер, большая ее часть представлена эухроматином и содержит приблизительно 3000-4000 генов, тогда как Y-хромосома имеет меньший размер, большая ее часть представлена гетерохроматином, и она содержит около 100 функциональных генов. Несмотря на эти существенные различия, вследствие присутствия на их теломерах PAR-регионов, гоносомы регулярно конъюгируют и рекомбинируют участками этих регионов в зиготене и пахитене профазы I мейоза. Однако большая часть (~95%) Y-хромосомы не принимает участия в рекомбинации, и поэтому называется нерекомбинирующей областью Y-хромосомы (NRY - Non Recombinant Region Y chromosome) [16].

Гетерохроматиновая область длинного плеча Y-хромосомы является генетически инертной и содержит различные типы повторов, в том числе высокоповторяющиеся последовательности двух семейств DYZ1 и DYZ2, каждый из которых представлен приблизительно 5000 и 2000 копиями соответственно [2].

На основе сравнительного анализа генов гоносом X и Y в Y-хромосоме выделяют три группы генов [2, 16]:


Рис. 1. Схема Y-хромосомы человека (по данным GenBank, 2001).

1. PAR-гены (PAR - Pseudoautosomal Region; гены псевдоаутосомных областей PAR1 и PAR2), локализованные в теломерных областях Y-хромосомы;
2. X-Y гомологичные гены, локализованные в нерекомбинирующих областях Yp и Yq;
3. Y-специфичные гены, расположенные в нерекомбинирующих областях Yp и Yq.

Первая группа представлена генами псевдоаутосомных областей (регионов). Они являются идентичными для X- и Y-хромосом и наследуются как аутосомные гены. PAR1-регион расположен на конце короткого плеча Y-хромосомы, он больше по размеру, чем PAR2-регион, локализованный на конце длинного плеча Y-хромосомы, и его размер приблизительно оценивается в 2,6 Mb. Так как делеции PAR1 приводят к нарушениям конъюгации гоносом во время мейоза у мужчин и могут привести к мужскому бесплодию, предполагается, что PAR-регионы имеют существенное значение для нормального протекания сперматогенеза у мужчин [17].

Вторая группа генов содержит X-Y-гомологичные, но не идентичные гены, которые локализованы в нерекомбинирующих районах Y-хромосомы (на Yp и Yq). В нее включены 10 генов, представленных на Y-хромосоме одной копией, большинство из них экспрессируются у человека во многих тканях и органах, включая яички и предстательную железу. До сих пор неизвестно, являются ли эти X-Y-гомологичные гены функционально взаимозаменяемыми.

Третью группу генов составляют 11 генов, которые расположены в нерекомбинирующем районе Y-гоносомы (NRY). Все эти гены, за исключением гена SRY (Sex-Determining Region Y Chromosome, пол-детерминирующий регион Y-хромосомы), представленного одной копией, являются мультикопийными, и их копии расположены на обоих плечах Y-хромосомы. Некоторые из них являются генами-кандидатами на AZF-фактор (Azoospermia factor, или фактор азооспермии) [11].

О точных функциях большинства этих генов известно мало. Продукты, кодируемые генами нерекомбинирующего региона Y-хромосомы, выполняют различные функции, например, среди них имеются факторы транскрипции, цитокиновые рецепторы, протеинкиназы и фосфатазы, которые могут влиять на клеточную пролиферацию и/или передачу сигналов в клетке. Все эти гены и кодируемые продукты требуют дальнейшего изучения в плане их возможной вовлеченности в контроль репродуктивной функции и патогенез опухолей яичка и предстательной железы у мужчин.

AZF-регион

Впервые о роли генетических причин в нарушениях сперматогенеза высказано L. Tiepolo и O. Zuffardi в 1976 г. [8]. Они сообщили, что у 6 пациентов с бесплодием и азооспермией при проведении цитогенетического анализа были обнаружены делеции локуса Yq11. При этом в 4 случаях делеции были расценены как de novo. На основе этих данных была выдвинута гипотеза о существовании AZF, кодируемого геном или группой генов, расположенных в дистальной части длинного плеча Y-хромосомы. Присутствие AZF, локализованного в Yq11, было подтверждено как цитогенетическими, так и молекулярными методами [18]. В дальнейшем с помощью STSs-технологии (sequence-tagged sites) при использовании более 200 Y-специфических зондов была построена детальная карта AZF-локуса, включающая 7 делеционных интервалов [19] (см. рис. 1).

В Yq11-области был выделен AZF-локус (регион), впоследствии разделенный на 3 субрегиона: AZFa, AZFb и AZFc. Это было сделано на основе данных, полученных в одном из самых крупных исследований на наличие Y-микроделеций, включавшем 76 локусов у 370 мужчин с азооспермией или тяжелой формой олигозооспермии, у которых были обнаружены делеции в трех неперекрывающихся субрегионах локуса AZF [11] (рис. 2). Позднее была высказана гипотеза о существовании четвертого субрегиона - AZFd [20], расположенного между AZFb- и AZFc-субрегионами, но затем было обнаружено, что этот субрегион является частью AZFc-субрегиона.

Поэтому выделение отдельного субрегиона AZFd в дальнейшем не имеет смысла [12]. L. Stuppia и соавт. сообщили о нескольких случаях частичных делеций AZFc (только в интервале 6Е) [21]. Это предполагает возможность присутствия генов, ответственных за сперматогенез, локализованных дистально от кластера генов DAZ (интервал 6D), в делеционном интервале 6Е.

Карта делеционных интервалов локуса AZF

Молекулярный размер AZF-регионов был определен согласно карте интервалов Vogt, подразделяющей Yq11 на 25 интервалов (D1-D25) [11]. С помощью карты Sigma карта интервалов Vogt была приблизительно соотнесена с картой Vollrath [19] следующим образом: микроделеции D3-D6 субрегиона AZFa карты Vogt соответствуют делециям интервала 5С карты Vollrath, AZFb-микроделеции D13-D16 карты Vogt соответствуют делециям интервала 5О-6В карты Vollrath, AZFc-микроделеции D20-D22 карты Vogt соответствуют делециям интервала 6С-6Е карты Vollrath.

Гены и генные семейства локуса AZF

Несколько генов и генных семейств идентифицированы на длинном плече Y-хромосомы [16]. Условно эти гены можно разделить на две группы, в первую группу входят гены с общеклеточной активностью (housekeeping genes, или гены домашнего хозяйства
), а во вторую группу входят тестис-специфичные гены, экспрессирующиеся исключительно в тканях яичка.

Представителями первой группы генов являются следующие [16]:

1) ген DFFRY/USP9Y (Drosophila Developmental gene Fats Facets), кодирующий деубиквитинизирующий фермент;
2) ген DBY (Dead-box 3 on Y chromosome), продукт которого содержит аминокислотную последователь
ность Asp-Glu-Ala-Asp и может функционировать как РНК-геликаза;
3) ген UTY (Ubiquitously Tetratricopeptide repeat Y, повсеместно распространенный тетратрикопептид - TPR), кодирующий белок, содержащий 10 тандемных TPR-мотивов, вероятно, вовлеченный в белок-белковое взаимодействие;
4) ген eIF-1AY, кодирующий 1А-изоформу эукариотического фактора инициации трансляции;
5) ген SMCY (Seleted Mouse cDNA Y chromosome, отобранная у мышей кДНК на Y-хромосоме), кодирующий H-Y антиген;
6) ген TB4Y, имеющий Х-гомолог ген TB4X и кодирующий Y-изоформу тимозина b-4, участвующую в процессах секвестрации актина.


Рис. 2. Схема делеционных интервалов Y-хромосомы (Voolrath D. et al., 1992).
Сверху показано положение генов и генных семейств, снизу - STS -маркеры, отвечающие положению каждого делеционного интервала. Положение субрегионов ASFa, ASFb, ASFc показано.

Гены первой группы не являются "тканеспецифичными" и представлены на Y-хромосоме единственной копией, при этом каждый ген имеет гомолог на X-хромосоме, который функционально неактивен. При этом степень идентичности последовательностей среди X- и Y-гомологов равна не менее 84% [16].

Тестис-специфическая группа генов включает в себя [16]:

1) RBMY-гены (RNA-binding motif Y, РНК-связывающий мотив Y);
2) DAZ-гены (Deleted in Azoospermia, гены, делетированные при азооспермии); продукты генов RBMY и DAZ, связываясь с тестис-специфичными транскриптами, регулируют экспрессию кодирующих их генов;
3) гены CDY1 и CDY2 (Chromodomen Y chromosome, хромодомен Y1 и хромодомен Y2), могут быть вовлечены в модификацию хроматид;
4) ген XKRY (XK-Related Y, гомологичный гену ХК, расположенному на Х-хромосоме), который, предположительно, кодирует мембранный транспортный белок;
5) ген PRY (PTP-BL-Related Y, родственный гену PTP-BL (протеин-тирозин-фосфатаза BAS-подобный ген)), предположительно, кодирует мембрано-транспортный белок;
6) гены BPY1 и BPY2 (Basic Protein Y, гены основных белков Y1 и Y2 соответственно), функция которых пока неизвестна.
Гены тестис-специфичной группы представлены на Y-хромосоме множественными копиями и не имеют X-гомологов [16].
Семейство генов RBMY

RBMY (RBM)-ген (RNA-binding Motif Y chromosome, РНК-связывающий мотив Y-хромосомы) является мультикопийным, при этом большинство его копий локализуется в интервале 6 на Yq и только несколько копий расположены внутри GBY-критического интервала [22, 23]. Всего на обоих плечах Y-хромосомы обнаружено более 30 копий генов и псевдогенов RBMY [22-26]. Хотя копии RBMY-гена обнаружены в различных областях Y-хромосомы, положение функциональных копий генов RBMY, по-видимому, ограничено AZFb-субрегионом (делеционный интервал 5О-5В), так как при микроделециях этого участка (sY142-sY145) продукты, кодируемые генами RBMY, теряют эпитопы, узнаваемые специфичными антителами к RBMY [27]. Семейство генов RBM включает два типа RBM-копий, соответственно RBMI и RBMII. Исследуя RBM-транскрипты и кДНК-клоны генов RBM, J. Prosser и соавт. показали, что семейство RBMY1 включает несколько функциональных генов (минимум 7 копий), локализованных в AZFb-субрегионе, при этом все они функционально активны [24, 25].

Последовательность гена RBMI на 67% гомологична последовательности аутосомного гена HNRNPG, имеющего повсеместную экспрессию и кодирующего рибонуклеопротеин G, который является ядерным гликопротеином с РНК-связывающей активностью. Последовательность генов RBMII на 88% гомологична последовательности генов RBM1 и кодирует RBMp (RBM-белок) с одной копией SRGY-повтора (мотив Ser-Arg-Gly-Try). Вероятно, что гены RBMY возникли в результате транспозиции и последующей амплификации на Y-хромосоме предкового аутосомного гомолога - гена HNRNPG в процессе эволюции около 130 млн лет назад [26].

Белки, кодируемые генами RBM, обнаружены в ядрах мужских половых клеток на различных стадиях сперматогенеза - от сперматогониев до округлых сперматид [27]. У человека RBMY1p может быть обнаружен с помощью гистоиммунологической реакции в сперматоцитах на стадии пахитены, при этом данный белок локализуется в дискретной области ядра в комплексе с пре-мРНК-сплайсинговыми компонентами, но на более поздних стадиях дифференцировки половых клеток он обнаруживается диффузно по всей нуклеоплазме сперматид. Вероятно, продукты, кодируемые генами RBMY, участвуют в метаболизме новосинтезированных РНК-транскриптов [27], а их отсутствие или инактивация может обусловливать азооспермию при микроделеции в интервале 6 [22]. Отсюда следует, что гены RBMY, вероятно, играют важную роль при прохождении сперматоцитов через стадии профазы I мейоза.

Хотя RBM-транскрипты были обнаружены в тканях гонадобластомы [28], маловероятно, что он является геном-кандидатом на GBY, так как большинство функциональных копий локализованы вне GBY-критического региона.

Семейство генов DAZ

Изначально, DAZ был описан как единично копийный ген AZFc-субрегиона (локус Yq11.23) [29]. Однако в дальнейшем в том же самом регионе был картирован гомологичный ему ген SPGY, описанный как мультикопийный [30]. Несмотря на структурную гомологию между этими генами (степень гомологии не менее 85%), обнаружено четкое различие между ними по числу и расположению тандемных повторов размером 72 п.н. Поэтому все гены DAZ и SPGY решено обозначать как семейство генов DAZ, при этом DAZ относится к генам DAZ1, а SPGY к генам DAZ2. С помощью метода FISH (флюоресцентная гибридизация in situ) в дистальной части хромосомы 3 (локус 3р24) был обнаружен аутосомный гомолог гена DAZ, названный DAZL1 (DAZ-like autosomal 1) или DAZH (DAZ-Homolog), обладающий 89% гомологии последовательности гена DAZ [31, 32].

Точное количество генов семейства DAZ пока не известно. На основе данных Саузерн-блоттинга с геномной ДНК предположено, что Y-хромосома здорового индивидуума содержит многочисленные копии DAZ-генов, которые полиморфны в области DAZ-повторов [33]. Область DAZ-региона в интерфазных ядрах соматических клеток и сперматозоидов была изучена с помощью FISH-анализа [34]. В этом регионе обнаружено 2 небольших кластера, расположенных на расстоянии 400 kb друг от друга [34]. В каждом кластере имеется по 2 гена DAZ, которые расположены в кластерах в инвертированном положении, т.е. "голова к голове". При использовании зондов на экзоны 1 и 2-7 выявлены 3 функциональные копии DAZ, однако впоследствии было обнаружено 7 копий гена и 6 SNP-гаплотипа [35].

DAZ-транскрипты высокополиморфны по структуре и числу транскрипционных единиц экзона 7. При этом экзон 7 гена DAZ, по-видимому, связан с полиморфным локусом DYS1. Вероятно, что кластер DAZ-генов и полиморфные последовательности DYS1 одно и то же структурное образование [31]. Кроме того, было обнаружено, что DYS1 у человека гомологичен гену DAZH, локализованному на хромосоме 3 [31].

Вероятно, гены семейства DAZ произошли в результате транслокации на Y-хромосому, а также в результате последующей амплификации предкового аутосомного гена DAZL1 (также называемого DAZLA, DAZH и SPGYLA). Это произошло приблизительно 30-50 млн лет назад при дивергенции приматов Нового и Старого Света.

DAZ-транскрипционная единица, по-видимому, содержит не менее 10 экзонов и имеет приблизительный размер 42 kb [31]. Она включает 9 тандемных повторов по 2,4 Kb, каждый из которых кодирует 24 аминокислоты. Повторы фланкированы Alu-последовательностями, при этом две расположены слева, три - справа. Седьмой повтор прерывается LINE-элементом. В нем отсутствует 72-bp экзон, по-видимому, делетированный в месте инсерции элемента LINE. Экзоны 2-5 кодируют РНК-связывающий домен, выполняющий регуляторную функцию, влияющую на экспрессию тестис-специфических генов.

Ген DAZ содержит 9 псевдоэкзонов, при этом 8 из 9 псевдоэкзонов являются остатками амплифицированного 8-го экзона DAZH, и большая часть псевдоэкзонов расположена между последним DAZ-повтором и экзоном 9 [31].

Обнаружено, что гены семейства DAZ специфично экспрессируются в мужских половых клетках, на стадии сперматогоний [36]. При использовании метода RT-PCR у мышей транскрипты гена DAZH были обнаружены исключительно в половых клетках, в большей степени в сперматоцитах, в меньшей в сперматогониях [37, 38]. У человека DAZ-продукты выявлены в поздних сперматидах во внутренней выстилке сперматогенного эпителия и в хвосте сперматозоидов [39].

По-видимому, продукты, кодируемые генами DAZ, участвуют в метаболизме мРНК тестис-специфичных генов. Они регулируют экспрессию генов в дифференцирующихся половых клетках на этапах сплайсинга, транспорта, хранения и селективной трансляции мРНК вплоть до образования зрелых сперматозоидов [37, 39]. Обнаружено, что делеции генов DAZ и DAZ2 могут сочетаться с созреванием сперматид, но не с развитием сперматогониев или образованием сперматоцитов [39].

Аутосомный ген DAZH (DAZL1) специфично экспрессируется в яичках половозрелого мужчины, но низкий уровень экспрессии обнаружен также в яичниках [40, 41]. У человека функция этого гена пока не ясна. У мышей отсутствует Y-локализованный гомолог, но они все же несут единственный аутосомный ген DAZL1 [37]. У них DAZL1 является регуляторным геном ранней дифференцировки половых клеток, его продукт участвует в регуляции транскрипции в премейотических сперматоцитах [42].

Инактивация ("нокаут") гена DAZL1 у мышей ведет к полному отсутствию продукции гамет как в семенниках, так и яичниках, приводя к стерильности, демонстрируя, что он является существенным для развития и жизнеспособности половых клеток особей обоего пола [38]. Попытка оценки функциональной эквивалентности генов DAZ и DAZL1 была осуществлена R. Slee и соавт. [43]. Введение мышам-"нокаутам" по гену DAZL1 (-/-) генетических конструкций на основе YAC (Yeast Artificial Chromosome, искусственные хромосомы дрожжей), содержащих ген DAZ, не привела к восстановлению фертильности, хотя вызвала увеличение числа половых клеток в семенных канальцах и выживаемости гамет до стадии пахитены мейоза. Эти данные подтверждают высокую степень функциональной консервативности DAZ и DAZL1 и позволяют думать о возможности регуляции экспрессии этих генов с целью контрацепции и терапевтических подходов у пациентов с мутациями этих генов [43].

Возможно, что ген DAZL1(DAZH) является существенным для нормального протекания гаметогенеза, и его мутации могут быть причиной аутосомно-рецессивного мужского бесплодия.

AZFa-субрегион

AZFa-субрегион расположен в проксимальной части Yq (Yq11.21) в области интервала 5 и дистальнее DYS3. Произведено секвенирование субрегиона AZFa, и подсчитан его размер [44]. Он составляет около 0,8 Mb. В этом субрегионе локализовано несколько генов, входящих в группу X-Y гомологичных генов, которые принимают участие в гаметогенезе [45, 46]. C. Sun и соавт. выявили в субрегионе AZFa два функциональных гена USP9Y (DFFRY) и DBY, а также не менее 11 псевдогенов [46].

Ген DFFRY (USP9Y) имеет размер 159 kb и включает в себя 46 экзонов [46]. У него есть гомолог - ген DFFRX (Drosophila Developmental gene Fats Facets), кодирующая область которого имеет 89% идентичности. Эти гены кодируют гидролазы, содержащие в С-конце консервативные Cys- и His-домены и участвующие в процессе деубиквитизации. У человека ген DFFRY экспрессируется в различных тканях эмбриона и взрослого, в отличие от гена DFFRY у мышей, который экспрессируется только в семенниках.

Гомолог гена DBX ген DBY (DEAD-box3 on Y), локализованный в интервале 5С [16], имеет размер около 16 kb и включает в себя 17 экзонов [44]. Оба гена кодируют белки, являющиеся членами семейства "Dead-box", представляют собой АТФ-зависимые РНК-геликазы, играющие важную роль в метаболизме РНК [44].

Ген UTY (Ubiquitously Transcribed Tetratricopeptide gene on Y chromosome, повсеместно транскрибируемый TRP ген на Y-хромосоме) содержит 20 экзонов [47]. Его транскрипт, имеющий размер 5,5 kb, кодирует белок, состоящий из 1186 аминокислотных остатков и содержащий в N-конце 8 TRP повторов. Он имеет Х-гомолог - ген UTX (Xp11.2), который экспрессируется с инактивированной Х-хромосомы. Продукт гена UTY представляет собой специфичный мужской антиген H-YD, экпрессирующийся в мужских половых клетках.
AZFb-субрегион

AZFb-субрегион локализован между интервалом 5 и проксимальной частью интервала 6 (Yq11.22-23) и имеет длину приблизительно 1-3 Mb [11]. Он содержит несколько генов: копии генов семейств RBMI и RBMII, XKRY- и CDY-копии, а также гены PRY, EIF-1A, SMCY.

Гены CDY1 и CDY2 являются тестис-специфическими, кодируемые ими белки, содержащие хроматинсвязывающий и каталитический домены, способны вступать во взаимодействие с хроматином, модифицируя структуры ДНК и нуклеопротеидов, связанных с ДНК [48]. Ген CDY1 картирован в интервале 6F, а ген CDY2 - в интервале 5L, однако не исключено, что каждый ген присутствует в этих интервалах в нескольких копиях [47]. Отмечена высокая степень идентичности между этими генами (по нуклеотидной последовательности 99%, по последовательности аминокислот 98%) [47]. Кроме того, выявлен их аутосомный гомолог - ген CDYL (CDY-like), локализованный на хромосоме 6 и имеющий 73% идентичности с генами CDY1 и CDY2 [47].

Ген CDY1 кодирует две изоформы белка: мажорную и минорную, отличающуюся присутствием интронной последовательности и альтернативного поли-А-тракта. Обнаружено, что ген CDYL не имеет тканеспецифической экспрессии, а гены CDY1 и CDY2 специфично экспрессируются в яичках [47]. Так как гены CDY1 и CDY2 не имеют интронных последовательностей, вероятно, что они произошли в результате ретропозиции на Y-хромосому процессированного CDYL-транскрипта у приматов в процессе эволюции около 40-50 млн лет назад [47]. Ген PRY кодирует PTP-BL-гомологичный белок (предшественник белка тирозиновой фосфатазы). Ген XKRY кодирует XK-гомологичный белок, являющийся мембранным белком и участвующий в процессах трансмембранного транспорта. Ген EI-1A картирован в интервале 5Q (между sY127 и sY129). Этот ген кодирует эукариотический фактор транскрипции 1А [16]. Степень гомологии последовательностей X-Y-гомологов составляет около 97%, при этом X-гомолог не подвержен X-инактивации, и оба гомолога экспрессируются в яичках на высоком уровне.

Ген SMCY локализован в интервале 5О/5Р между маркерами DYS214 и DYS215 [49]. Он содержит 27 экзонов и кодирует H-Y антиген (H-Y/HLA-B7), который является мембранным клеточным белком, специфичным для мужчин [49]. Отмечена высокая гомологичность генов SMCY/SMCX по последовательности кДНК, имеющей размер 4620 п.н. (77%), и кодируемых ими белков (84,4%) [49,50]. У эмбрионов мыши экспрессируется минимум 2 транскрипта генов SMCY/X [50]. Функция этих генов еще недостаточно изучена.

AZFc-субрегион

AZFc-субрегион локализован проксимально от гетерохроматиновой области (Yq11.22-23), и его размер оценивается примерно в 1,4 Mb [11]. Он содержит несколько генов и генных семейств, представленных на Y-хромосоме множественными копиями, которые специфично экспрессируются в яичках. В этом участке находится минимум 6 копий гена DAZ (интервал 6 между DYS7C и DYS233) [29], ген PRY, кодирующий PTP-BL-гомологичный белок (предшественник белка тирозиновой фосфатазы), представленный на Y-хромосоме не менее чем двумя копиями; ген BPY2 (Basic Protein Y chromosome), кодирующий основной белок; ген XKRY, а также гены TTY1 и TTY2, кодирующие тестикулярные транскрипты (Testis Transcript Y1 и Testis Transcript Y2) [16].

Трансляция этих транскриптов еще не подтверждена и функция белков, кодируемых этими генами, пока не известна. Кроме того, в AZFc-субрегионе обнаружены копии генов RBM, CDY и других. Часть этих генов, а чаще все теряются при делеции AZFc-субрегиона, приводя в ряде случаев к олигозооспермии, а в некоторых случаях нарушений сперматогенеза не отмечается и фертильность у мужчин остается нормальной.

Выбор пациентов для проведения микроделеционного анализа

В настоящее время не выработаны критерии отбора пациентов для проведения микроделеционного анализа Y-хромосомы [1, 2, 12]. Безусловно, данное исследование необходимо проводить всем мужчинам перед планируемым ИКСИ из-за высокого риска передачи Y-микроделеций сыновьям. Кроме того, исследование AZF-локуса на наличие микроделеций должно выполняться у мужчин с показателем количества сперматозоидов менее 5 млн/мл, т.е. с азооспермией или олигозооспермией тяжелой степени [12].

Данное исследование в ряде случаев позволяет установить генетическую причину нарушений сперматогенеза, проводить дифференциальную диагностику бесплодия у мужчин, корректировать терапевтические подходы, избегая "лишнего" лечения, а также прогнозировать возможность получения сперматозоидов для ИКСИ или ЭКО. Так как чаще всего микроделеции обнаруживаются у мужчин с идиопатическим бесплодием (бесплодием неясного генеза), то им в первую очередь показано обследование AZF-локуса на наличие микроделеций.

Довольно часто у пациентов с микроделециями Y-хромосомы в анамнезе могут быть и другие (негенетические) причины нарушения сперматогенеза, такие как половые инфекции, варикоцеле, крипторхизм, которые сами по себе редко приводят к столь глубоким нарушениям сперматогенеза. Поэтому отбор пациентов для проведения анализа на микроделеции Y-хромосомы должен осуществляться индивидуально [12].

Частота выявления AZF-микроделеций

К настоящему времени анализ микроделеций Y-хромосомы проведен у более 3000 мужчин с бесплодием и более 1300 мужчин с подтвержденной фертильно
стью [12]. Частота обнаружения AZF-микроделеций значительно варьирует от 1 до 55% [2]. В среднем она составляет 10-15% среди пациентов с азооспермией, 5-10% - среди пациентов с олигозооспермией тяжелой степени [2]. У пациентов с нормозооспермией в некоторых случаях отмечено обнаружение делеций, захватывающих AZFc-субрегион. Обобщение многочисленных данных литературы показывает, что AZF-микроделеции обнаруживаются у 7,3% мужчин с бесплодием [12]. Большая часть (66%) микроделеций найдена у пациентов с азооспермией, в 28% случаев - у пациентов с олигозооспермией тяжелой степени (количество сперматозои
дов менее 5 млн/мл) и реже (6%) - у мужчин с количеством сперматозоидов более 5 млн/мл.

Широкий разброс данных обусловлен влиянием ряда факторов, среди которых наибольшее значение имеют критерии отбора пациентов для проведения микроделеционного анализа. Входят ли в отбираемую группу пациенты только с азооспермией или пациенты с азооспермией и с олигозооспермией, либо пациенты с азооспермией, олигозооспермией тяжелой степени и пациенты с нормозооспермией и идиопатическим бесплодием? Мужчин, имеющих только крипторхизм или варикоцеле, в одних случаях включали в группу пациентов с идиопатическим бесплодием, а в других нет. Довольно часто пациенты не проходили полного обследования, которое в ряде случаев позволило бы выявить скрытые причины нарушения репродуктивной функции.

В некоторых случаях у пациентов с AZF-микроделециями при анализе кариотипа выявлялись структурные аберрации Y-хромосомы [1, 20]. Все это говорит о необходимости стандартизованного поэтапного обследования пациентов с нарушением репродуктивной функции [1].

Кроме выбора пациентов, на показатель частоты обнаружения микроделеций AZF-локуса, безусловно, влияет и число пациентов в обследуемых группах. Так, в малочисленных группах показатель выявляемости делеций был в среднем выше, чем в многочисленных группах. Однако это, в свою очередь, может быть обусловлено критериями отбора пациентов. Так, для крупных групп характерен менее строгий отбор пациентов ("неотобранные пациенты") [2].

Влияние плотности (количества) и положения (выбора исследуемых локусов Y-хромосомы) маркеров на показатель частоты обнаружения оспаривается. Вероятно, оно играет незначительную роль. Возможно, что на этот показатель влияют и этногеографическое происхождение пациентов, сочетания гаплотипов Y-хромосомы, "генетический фон" [2].

Рекомендации по проведению микроделеционного анализа

Анализ микроделеций AZF-локуса проводится с использованием полимеразной цепной реакции (ПЦР) с праймерами, специфичными к маркерам каждого из трех субрегионов: AZFa, AZFb и AZFc. Большинство STS представляют некодирующие последовательности Y-хромосомы, однако неясно, относятся ли какие-то маркеры к кодирующим областям генов AZF-локуса [12].

Интересно, что использование в ПЦР STS-праймеров, специфичных для функциональных генов, не сопровождалось увеличением частоты обнаружения микроделеций у пациентов, которым планировалось проведение ИКСИ [2]. Поэтому, по всей вероятности, нет принципиального различия в выборе праймеров для ПЦР: использовать ли праймеры к STS некодирующих областей Y-хромосомы или STS, специфичных для функциональных генов AZF-локуса [12]. Однако при выборе праймеров по причине их полиморфности или повторяемости следует исключить ряд маркеров: sY16, sY55, sY75, sY109, sY112, sY132, sY138, sY153, sY155, sY164, sY272 [12].

Анализ микроделеций AZF-локуса может включать в себя два этапа. На первом этапе проводится только детекция микроделеций (есть AZF-микроделеции или нет), на втором этапе определяются размер (протяженность) обнаруженных микроделеций и их точная локализация.

Для выявления микроделеций в любом из трех субрегионов локуса AZF достаточно использовать один неполиморфный STS-праймер, специфичный для данного субрегиона. Однако принято проводить микроделеционный анализ AZF-локуса, исследуя по два STS-локуса в каждом субрегионе AZF (a, b, c). Минимальный набор праймеров для мультиплексной ПЦР включает в себя [12]: для AZFa - sY84, sY86; для AZFb - sY127, sY134; для AZFc - sY254, sY255 (оба в генах DAZ).

Кроме того, в качестве внутреннего контроля проводится исследование Y-специфических последовательностей генов SRY (sY14) и ZFX/ZFY. В качестве внешнего положительного контроля используют ДНК фертильного мужчины (контроль специфичности и чувствительности реакции), а внешнего отрицательного контроля - ДНК фертильной женщины (контроль специфичности и наличия загрязнения). Кроме того, для диагностики загрязнений образцов ДНК применяют смесь реагентов, в которой вместо ДНК присутствует вода. Использование данного набора праймеров позволяет обнаружить наличие AZF-микроделеций не менее чем в 90% случаев [12].

Желательно у пациентов с микроделециями, обнаруженными в AZF-локусе, проводить второй этап анализа, что позволяет установить генофенотипические корреляции у пациентов с AZF-микроделециями. STS-локусы, исследуемые на втором этапе микроделеционного анализа [12]:

для AZFa: sY82(+), sY83(-) (проксимальная граница субрегиона);
sY87(-), sY88(+) (дистальная граница субрегиона);
для AZFb: sY135(+), sY114 (-) (проксимальная граница субрегиона);
sY143 (-), sY152 (+) (дистальная граница субрегиона);
для AZFc: sY143 (+), sY152 (-) (проксимальная граница субрегиона);
sY157 (-), sY158 (+) (дистальная граница субрегиона);
Yq12 (дистальная часть гетерохроматина, положительный контроль): sY160/DYZ1.

В любом случае проведение микроделеционного анализа локуса AZF должно включать первый этап исследования [12]. Расширенный анализ включает первый и второй этапы исследования и должен проводиться с использованием мультиплексной ПЦР с внутренним и внешним контролем [12].

Генофенотипические корреляции у пациентов с AZF-микроделециями

P. Vogt и соавт. сообщили об обнаружении микроделеций Y-хромосомы в проксимальной, средней и дистальной части Yq11 и обозначили их как AZFa, AZFb и AZFc соответственно [11]. Высказано предположение, что различные делеции ассоциированы с различным гистопатологическим профилем. Действительно, обычно делеции AZFa-субрегиона приводят к полному отсутствию мужских половых клеток, синдрому клеток Сертоли I типа (SСОS I - Sertoli cell-only syndrome I), делеции субрегиона AZFb - к блоку сперматогенеза (SGA - Spermatogenesis Arrest) чаще на стадии сперматоцитов I, а делеции AZFc - к синдрому клеток Сертоли II типа (SСОS II - Sertoli cell-only syndrome II) [7, 9, 10, 51, 52]. Однако строгой корреляции между положением и размером делетированного участка и стадией нарушения сперматогенеза не выявлено.

Так, S. Quereshi и соавт. наблюдали пациента с AZFa-микроделецией, у которого была олигозооспермия тяжелой степени [53], J. Pryor и соавт. сообщили о пациенте с AZFb-делецией и олигозооспермией [54]. Отсутствие единого (стандартного) протокола гистологического исследования (количество исследуемых образцов, критерии их оценки и др.), большее количество образцов в ряде случаев приводят к переоценке гистопатологической картины с SСОS I на SСОS II или SGA. Кроме того, отмечено, что со временем нарушение сперматогенеза прогрессирует, переходя от SСОS II к SСОS I. S. Girardi и соавт. наблюдали пациента с делецией AZFc в течение 30 мес, при этом у него отмечалось ухудшение сперматогенеза от олигозооспермии тяжелой степени до азооспермии [55]. Более того, сообщалось о случаях отцовства у пациентов с AZFc-делециями и олигозооспермией [56].

Несмотря на расхождения в данных литературы, был выявлен ряд общих генофенотипических корреляций [2]:

1) микроделеции обнаружены почти исключительно у мужчин с азооспермией или олигозооспермией тяжелой степени;
2) микроделеции обнаружены и у пациентов с другими причинами бесплодия (андрологическими заболеваниями);
3) более высокая частота микроделеций Y-хромосомы выявлена у пациентов с идиопатической азооспермией или олигозооспермией тяжелой степени неясного генеза в сравнении с пациентами с выявленными причинами нарушения сперматогенеза;
4) в основном, более крупные делеции ассоцииро
ваны с более тяжелыми нарушениями сперматогенеза;
5) AZFa-делеции наиболее редкие (1-5%) и чаще ассоциированы с SСОS I типа;
6) делеции AZFс и AZFb+c наиболее частые и ассоциированы с различными нарушениями сперматогенеза (от SСОS I и II типов, SGA до умеренной степени снижения сперматогенной активности).

Обсуждение

AZFa-субрегион содержит два кандидатных гена (USP9Y (DFFRY) и DBY), ответственных за возникновение азооспермии. Делеции de novo генов AZFa-субрегиона приводят к полному отсутствию мужских герминативных клеток (синдром "только клетки Сертоли") [7, 9, 10].

G. Brown и соавт. обнаружили у 3 пациентов с азооспермией делеции AZFa-субрегиона, которые включали всю кодирующую область гена DFFRY [45]. Гистологическое исследование биоптата яичка выявило у двух из них синдром "только клетки Сертоли", а у третьего сниженную сперматогенную активность.

При скрининг-обследовании 576 бесплодных и 96 фертильных мужчин на наличие мутаций в генах USP9Y и DBY обнаружены 4 полиморфизма и 1 точковая мутация в гене USP9Y [46]. Эта мутация выявлена у пациента с необструктивной азооспермией, но отсутствовала у его родного брата, имеющего двух детей, и поэтому была расценена как возникшая de novo. Оба брата являлись носителями редкого Y-гаплотипа, неописанного ранее. Эта мутация представляет собой делецию четырех нуклеотидных пар в донорном сайте сплайсинга интрона 7, вызвавшую сдвиг рамки считывания, что привело к пропуску экзона 8 и синтезу белка, укороченного примерно на 90% аминокислотной последовательности.

Описана полная секвенс-карта и структура генов AZFa-субрегиона, а также проведен микроделеционный анализ этого субрегиона у 173 пациентов с бесплодием и нарушениями сперматогенеза [44]. Из них у 9 пациентов обнаружены микроделеции AZFa-субрегиона: у 6 - делеция гена DBY и делеция USP9Y, найденная ранее у пациента с гипосперматогенезом (у 1 - делеция USP9Y-DBY и у 1 - делеция DBY-UTY. Ни у одного пациента не обнаружено делеций только гена UTY. У пациентов с делециями гена DBY отмечался синдром клеток Сертоли либо тяжелые нарушения сперматогенеза. Экспрессионный анализ генов субрегиона AZFa и их Х-гомологов выявил их повсеместную экспрессию, за исключением гена DBY, экспрессирующегося только в яичках. Возможно, что ген DBY играет ключевую роль в генетическом контроле сперматогенеза [44].

Гены RBMY являются кандидатными генами AZFb-субрегиона, ответственными за сперматогенез [26]. Имеются сообщения о делециях генов AZFb-субрегиона, выявленных с помощью саузерн-блоттинга и ПЦР [22, 53]. Однако вследствие мультикопийности RBMY интерпретация результатов анализа крайне трудна. Делеции областей, содержащих какой-либо из этих генов, приводят к раннему блоку сперматогенеза на пре- и постмейотических стадиях, что показано при гистологическом исследовании биоптата яичек [26]. У пациентов с делециями в AZFb-субрегионе (sY113-sY143) по анализу эякулята обычно отмечают азооспермию [57, 58], но иногда может выявляться олигозооспермия тяжелой степени [7].

Среди субрегионов AZF-локуса наиболее часто микроделеции встречаются в AZFc-субрегионе, составляя приблизительно 10% случаев тяжелых нарушений сперматогенеза. Они обнаруживаются примерно у 13% мужчин с азооспермией и у 6% - с олигозооспермией тяжелой степени [51, 56-58]. По-видимому, во всех случаях обнаруженных микроделеций AZFc-субрегиона отсутствует весь DAZ-кластер [11, 31, 51]. Это может быть вызвано тем, что делеции одного или небольшого числа генов DAZ не проявляются фенотипически и не имеют тяжелых последствий для сперматогенеза.

У пациентов с делециями в AZFc-субрегионе выявлены различная степень снижения числа сперматозоидов вплоть до синдрома клеток Сертоли II типа, а также блок сперматогенеза на уровне сперматид [51, 54]. На гистологических биоптатах яичка обнаруживаются "островки" сохраненного сперматогенеза. У части пациентов с делециями в AZFc-субрегионе при ТЕSE могут быть получены сперматозоиды для последующего их использования в ИКСИ либо крио-ИКСИ [59, 60].

L. Stuppia и соавт. сообщили данные микроделеционного анализа, проведенного у пациента с олигозооспермией и бесплодием и у его отца, не имевшегобесплодия в анамнезе [61]. Оба являлись носителями делеции в Yq11. Молекулярный анализ позволил обнаружить, что размер делеции у сына больше, чем у его отца, у которого отсутствовали только sY243 и sY269 (интервал 6Е), у обоих сохранены RBM1, DAZ (sY254 и sY255) (интервал 6D). Возможно, что регион дистальнее области локализации RBM1 и DAZ может быть вовлечен в генетический контроль сперматогенеза. Вероятно, что делеции AZF-локуса не всегда приводят к нарушению сперматогенеза и бесплодию у мужчин, однако повышают чувствительность Y-хромосомы к последующим мутациям [61].

Происхождение AZF-микроделеций

Большинство микроделеций AZF-локуса представляет собой мутации de novo, однако сообщено о случаях передачи Y-микроделеций от отца сыну, в том числе после ИКСИ [61-66]. В ряде случаев размер делеции у бесплодного сына был больше, чем у его отца. Вероятно, микроделеции Y-хромосомы могут возникнуть как при делении гоноцитов и сперматогониев (в митозе), так и при I и II делениях созревания (в мейозе), а также в зиготе и в клеточных линиях у эмбриона [6]. В тех случаях, когда мутации происходят при дроблении эмбриона и на последующих этапах эмбрионального развития, возникает тканевый либо гонадный мозаицизм. Тканевый мозаицизм может быть подтвержден случаями обнаружения микроделеций AZF-локуса у двух мальчиков, зачатых с помощью ИКСИ, хотя микроделеционный анализ, проведенный у их бесплодных отцов, не выявил микроделеций Y-хромосомы в лимфоцитах периферической крови [62].

Мозаицизм носительства Y-микроделеций в клеточных линиях мужских половых клеток может привести к присутствию в яичках пулов клеток, несущих такие микроделеции, и клеток без микроделеций, что может проявиться очаговостью сохраненного сперматогенеза (синдром клеток Сертоли II типа). При этом соотношение размера пулов клеток, несущих AZF-микроделеции, и клеток без них будет коррелировать со степенью нарушения/сохранности сперматогенеза. Но эта тема ждет своих исследователей.

Механизм возникновения микроделеций Y-хромосомы

Механизм возникновения Y-микроделеций еще не совсем понятен. Однако ясно, что основной причиной высокой частоты микроделеций Y-хромосомы является ее нестабильность и склонность к потере генетического материала. Это может быть обусловлено наличием большого числа различных повторов (Alu-повторов и др.), действием мобильных генетических элементов (эндогенных вирусов и др.) [67, 68], а также потерей генетического материала в случаях аберрантной рекомбинации между гомологичными областями X- и Y-хромосом или несбалансированными обменами между сестринскими хроматидами Y-хромосомы [6, 69]. Исследования ДНК Y-хромосомы показали ее высокую полиморфность. Вероятно, некоторые субъекты в большей мере, чем другие, склонны к возникновению Y-микроделеций вследствие особенностей структуры Y-хромосомы у них, носительством полиморфизмов ДНК, предрасполагающих к таким потерям. Проверка этой гипотезы требует проведения анализа гаплотипов Y-хромосомы у мужчин с микроделециями AZF-локуса в сравнении с мужчинами без оных.

Бесплодие у мужчин и AZF-микроделеции

Несмотря на результаты многочисленных исследований, молекулярно-генетическое изучение AZF-локуса не выявило среди группы "кандидатных" генов какого-то одного гена, мутации в котором вызывают азооспермию. По всей вероятности, в AZF-локусе расположен целый блок генов и генных семейств, контролирующих различные этапы сперматогенеза. Протяженные делеции, захватывающие области этих генов, могут привести к нарушениям сперматогенеза. Делеции функционально "незначимых" областей, псевдогенов, вероятно, могут и не вызывать данных изменений. Кроме того, нельзя исключить компенсацию мутаций отдельных генов присутствием других функционально активных генов соответствующего семейства.

В скрининг-исследовании на наличие Y-микроделеций в качестве контрольной группы были обследованы 1176 фертильных мужчин [54]. Критерием фертильности являлось наличие как минимум одного родного ребенка. В одном исследовании были выявлены 4 человека с AZF-микроделециями. Эти находки могут представлять полиморфные варианты либо у этих мужчин по анализу эякулята может быть выявлена олигозооспермия, которая компенсировалась нормальной фертильностью женщин. К тому же мужчинам контрольной группы не проводили спермиологический анализ [2].

C. Krausz и соавт. сообщили о результатах скрининга на наличие микроделеций AZF-локуса у 134 "неотобранных" пациентов, которые участвовали в программе ИКСИ. У 3 пациентов были обнаружены AZF-микроделеции (2,2%) [13]. Кроме этого, сообщено о результатах других скрининг-программ на наличие Y-микроделеций у пациентов перед проведением ИКСИ [70-75].

C. Foresta и соавт. исследовали частоту Y-микроде
леций у пациентов с односторонним крипторхизмом, сопровождающимся двусторонней тестикулопатией [76]. У 11 (27,5%) из 40 пациентов с односторонним крипторхизмом отмечались признаки двусторонней тестикулопатии, а у 28 (25,4%) из 110 пациентов с тяжелой первичной тестикулопатией неясного генеза были обнаружены микроделеции AZF-локуса. Все микроделеции были расценены как de novo и располагались в различных субрегионах AZF-локуса.

Репродуктивные технологии и AZF-микроделеции

Применение репродуктивных технологий (РТ), и, в частности, такого метода, как ИКСИ, позволяет части пациентов с микроделециями AZF-локуса иметь потомство, однако плоды мужского пола имеют высокий риск наследования Y-микроделеций. Поэтому перед планируемым ЭКО в рамках обследования супружеской пары мужчинам с количеством сперматозоидов в эякуляте менее 5 млн/мл необходимо провести микроделеционный анализ Y-хромосомы (при азооспермии и олигозооспермии тяжелой степени) [12, 54]. Сообщено о прогностической ценности знания того, какой AZF-субрегион делетирован у пациента с азооспермией для возможности получения зрелых половых клеток методом TESE [71]. Делеции AZFa- и AZFb-субрегионов ассоциированы с невозможностью получения зрелых половых клеток, а у пациентов с AZFс-делециями примерно в 71% случаев удается получить зрелые сперматозоиды [71]. Так как у пациентов с AZF-микроделециями часто отмечается прогрессирование нарушений сперматогенеза от олигозооспермии до азооспермии, таким пациентам необходима криоконсервация полученных сперматозоидов [2].

Полученные сперматозоиды от пациентов с AZF-микроделециями оплодотворяют яйцеклетки как при ИКСИ, так и других процедурах ЭКО, при этом показатели оплодотворения и имплантации эмбрионов примерно такие же, как и у пациентов без микроделеций [59, 77]. Этим пациентам необходимо разъяснение высокого риска рождения от них мальчиков с Y-микроделециями [78-80].

Однако точное прогнозирование будущего состояния сперматогенеза у потомства довольно затруднительно. Поэтому мальчикам, рожденным от пациентов с Y-микроделециями, со временем может понадобиться микроделеционный анализ.

Перспективы дальнейших исследований

Несмотря на быстрый рост знаний молекулярной биологии и генетики в области сперматогенеза, число вопросов не уменьшается, а растет. Поэтому необходимо продолжать исследования AZF-локуса, генов, входящих в его состав. В настоящее время еще мало известно о функциях генов AZF-локуса Y-хромосомы, однако очевидно, что большая часть этих генов вовлечена в генетический контроль сперматогенеза. Ряд генов на длинном плече Y-хромосомы может быть вовлечен в метаболизм РНК.

Продукты, кодируемые такими генами, как DAZ, DBY, RBMY, EIF-1A, играют существенную роль в контроле дифференцировки мужских половых клеток через регуляцию тестис-специфической экспрессии генов в яичках на посттранскрипционном уровне. Проходящий в сперматоцитах синтез РНК постепенно снижается на последующих стадиях и прекращается, когда круглые сперматиды дифференцируются в продолговатые сперматиды. Идентифицировано множество мРНК, которые находятся под посттранскрипционным контролем во время сперматогенеза. Вероятно, что Y-сцепленные гены кодируют множество факторов, которые играют ключевую роль в этом процессе.

Недавно обнаружено новое семейство Х-Y-гомологичных генов VCX/Y, представленное на гоносомах множественными копиями, которые экспрессируются исключительно в яичках [81].

Вероятно, в будущем на основе полученных данных функциональной геномики будет воссоздана генная сеть контроля сперматогенеза и регуляции дифференцировки мужских половых клеток на всех его этапах. Такая сеть позволит яснее представлять структуру генетического контроля гаметогенеза у мужчин, точнее понять механизмы его нарушений, а возможно и разработать подходы к терапии таких нарушений.

Заключение

Несмотря на небольшой размер, Y-хромосома недостаточно изучена и секвенирована еще не полностью. Функция многих генов этой хромосомы еще не вполне понятна и требует дальнейшего исследования. Однако ясно, что Y-хромосома содержит в себе целый ряд генов, контролирующих различные этапы становления репродуктивной функции у мужчин. Так, ген SRY контролирует дифференцировку бипотенциальных (индифферентных) гонад по мужскому типу и является главным триггер-геном, запускающим дифференцировку гонад по мужскому типу.

В дальнейшем в яичках в генетическом контроле различных этапов сперматогенеза принимают участие гены и генные семейства AZF-локуса и др. Кроме того, Y-хромосома у человека несет в себе гены, мутации которых могут быть связаны с возникновением таких опухолей, как рак яичек и предстательной железы, гонадобластомы.

Дальнейшие исследования в области молекулярной генетики и функциональной геномики позволят понять функции генов Y-хромосомы, генетические сети их взаимодействия в ходе становления репродуктивной функции, в частности сперматогенеза, а также генетические нарушения, вызванные мутациями этих генов.

В.Б. Черных, Л.Ф. Курило, В.А. Поляков
Медико-генетический научный центр РАМН, Москва

Литература

1. Черных В.Б., Курило Л.Ф., Гоголевская И.К. и др. Комплексное клинико-генетическое обследование пациентов с азооспермией или олигозооспермией неясной этиологии. Пробл репрод 2001; 7:3: 58-63.
2. Krausz C., McElreavey K. Y chromosome and male infertility. Frontiers in Biosince 1999; 4: 1-8.
3. Krausz C., Quintana-Murci L., Barbaux S. et al. A high frequency of Y chromosome deletions in males with nonidiopathic infertility. J Clin Endocrinol Metab 1999; 84: 3606-3612.
4. Kostiner D.R., Turek P.J., Reijo R.A. Male infertility: analysis of the markers and genes on the Y chromosome. Hum Reprod 1998; 13: 3032-3038.
5. Diemer T., Desjardins C. Developmental and genetic disorders in spermatogenesis. Hum Reprod Update 1999; 5: 2: 120-140.
6. Edwards R.G., Bishop C.E. On the origin and frequency of Y chromosome deletions responsible for severe male infertility. Mol Hum Reprod 1997; 3: 549-554.
7. Vogt P.H. Human chromosome deletions in Yq11, AZF candidate genes and male infertility: history and update. Mol Hum Reprod 1998; 4: 739-744.
8. Tiepolo L., Zuffardi O. Localization of factors controlling spermatogenesis in the non fluorescent portion of the human Y chromosome long arm. Hum Genet 1976; 34: 119-124.
9. Vogt P.H., Chandley A.C., Hargreave Т.В. et al. Microdeletions in interval 6 of the Y chromosome of males with idiopathic sterility point to disruption of AZF, a human spermatogenesis gene. Hum Genet 1992; 89: 491-496.
10. Vogt P.H., Edelmann A., Hirschmann P. et al. The azoospermia factor (AZF) on the human Y chromosome in Yqll: function and analysis in spermatogenesis. Reprod Fertil Dev 1995; 7: 685-693.
11. Vogt P.H., Edelmann A., Kirsh S. et al. Human Y chromosome azoospermia factors (AZF) mapped to different subregions in Yql1. Hum Mol Genet 1996; 5: 933-943.
12. Simoni M. et al. Laboratory guidelines for molecular diagnosis of Y-chromosomal microdeletion. Intern J Andrology 1999; 22: 292-299.
13. Krausz С., Busani-Mastellone C., Granchi S. et al. Screening for microdeletions the Y chromosome genes in patients undergoing intracytoplasmatic sperm injection. Hum Reprod 1999; 14: 1717-1721.
14. International Human Genome Sequencing Consortium "Initial sequencing and analysis of the human genome". Nature 2001; 409: 745-964.
15. Tilford C.A., Kuroda-Kawaguchi T., Skaletsky H. et al. A physical map of the human Y chromosome. Nature 2001; 409: 745-964.
16. Lahn В.Т., Page D.C.