(三)基因组评估
有证据表明,遗传因素在男性生精功能障碍中起重要作用,令人感到奇怪的是,从父母传给雄性后代的基因可能会造成不育,如果不育不予治疗,这些基因将不会传给后代(Oates and Lamb,2009)。目前已知的与男性性别相关的遗传因素将在本章后面的部分详细介绍。在本节中,对临床可用的检测手段进行描述。
1.核型分析
对染色体进行着色的染料与DNA不同的化学结构相结合形成条带图案,是进行染色体细胞遗传学分析的经典方法(Swansbury,2003)。荧光原位杂交(FISH)使用能与染色体特定序列杂交的荧光探针,依据探针的特异性能够鉴定特定区域或整个染色体(Swansbury,2003)。FISH的优势是提供了检测体细胞和生殖细胞的细胞遗传能力,除了染色体减半之外还有更多发现(Martin,2008)。其他技术,如光谱核型分析技术(SKY),使用组合方法用多种颜色显示所有染色体(Swansbury,2003)。美国泌尿外科学会关于不育男性最佳评估实践声明建议对所有生精功能障碍导致的无精子症及严重少精子症(定义为低于5×106/ml)的男性进行包括染色体核型在内的遗传学检测(Jarow et al,2010)。然而,由于染色体的数量和结构异常存在地域差异,并且进行核型分析需要支付昂贵费用,所以医师可以决定是否建议患者进行这项检测。
2.Y染色体微缺失检测
Y染色体是人类最小的染色体之一,约有6千万个碱基对(Tilford et al,2001;NavarroCosta,2012)。Y染色体是男性性别的决定因素,也是唯一直接从父代传给子代的染色体(NavarroCosta,2012)。Y染色体由一个没有同源染色体配对的男性特异性区域和一个拟常染色体区域组成(Graves et al,1998;Tilford et al,2001;Navarro Costa,2012)。在当时一系列优良设计的细胞遗传学分析中,Tiepolo和Zuffardi在1976年确定Y染色体长臂中的一个区域对人类精子形成至关重要,称为AZF(无精子因子)(Tiepolo and Zuffardi,1976;Chandley et al,1989)。
Y染色体非重组区域约占其序列的95%(Tilford et al,2001)。约1/3的非重组区域由回文结构序列组成,在被称为扩增子的正向或反向阅读框中至少出现两次(Tilford et al,2001)。这种序列结构被认为可部分替代修复Y染色体时的性别重组,但也可能在增加片段丢失或微缺失的可能性方面造成特殊脆性(Oates and Lamb,2009)。根据Tiepolo和Zuffardi的研究,研究人员观察到Y染色体上三个区域的微缺失通常与无精子症或少精子症有关,称为AZFa、AZFb和AZFc(Oates and Lamb,2009)。曾经被认为是独立不同的区域,但现在发现AZFb和AZFc是重叠的,而AZFa是间隔较远的和孤立的(Jobling and Tyler-Smith,2003)。被认为与精子发生整体相关的DAZ基因位于AZFc区域内(Saxena et al,2000)。研究人员还将AZFc的近端部分称为AZFd,但是分离该亚区是否有益仍不清楚(Müslümano
lu et al,2005)。
AZFc的一些微缺失似乎与生精功能受损有关,但不是完全不能生精(Mulhall et al,1997;Oates et al,2002)。同样,AZFc亚区分析如gr/gr的临床意义尚不清楚,因为精液和睾丸中能找到精子(Lardone et al,2007;Wu et al,2007;Giachini et al,2008;Stouffs et al,2008;Visser et al,2009)。然而,有证据强烈表明,AZFa和AZFb微缺失导致睾丸显著病变,使手术取精的可能性降低(Hopps et al,2003)。在外科手术取精之前向无精子症男性推荐Y染色体微缺失评估是合理的做法,便于为他们提供有关手术取精可能性的建议(Jarow et al,2010)。但基于AZFa和AZFb微缺失在临床中相对罕见,省略该测试也是合理的。
3.基因组序列评估
多种技术如DNA微阵列能够筛选并报道与已知疾病相关的多个单核苷酸多态性(SNPs)和突变(Schena et al,1995;Hunter et al,2008;Lazarin et al,2013)。这些报道可以用来确定父母是否是许多遗传疾病的携带者以及后代受影响的可能性。全基因组测序作为临床工具的研究目前也在进行中(Moorthie et al,2013)。虽然这些技术最终可能被用于诊断男性生殖功能障碍的潜在原因,但是尚不能保证它们可作为评估男性不育症的一般筛查工具使用。
4.囊性纤维化跨膜转导调节因子突变评估
囊性纤维化跨膜转导调节因子(CFTR)改变与输精管发育不良的关系在本章有关发育障碍的部分进行了讨论。此部分介绍可用的检测方法。
由CFTR编码的蛋白质形成氯离子和碳酸氢盐的通道,并可用于调节其他离子的运输(Hampton and Stanton,2010)。目前已经确定了超过1600个CFTR突变,可能是轻微或严重的,根据全部囊性纤维化疾病表型是否因该突变导致而界定(Ratbi et al,2007;Oates and Lamb,2009;Hampton and Stanton,2010;Bombieri et al,2011;Yu et al,2012)。最常见的严重突变是ΔF508,可导致三个碱基对缺失,因此造成508位苯丙氨酸缺失(Hampton and Stanton,2010)。高发病率的患者有一个以上的位点突变;约有46%的患者有两个突变位点(Yu et al,2012)。每个等位基因上的严重突变如ΔF508将导致患儿囊性纤维化,对于疑似CFTR基因改变的父母,进行筛查是必要的。
目前可用的CFTR筛查组合通常包括25~40个最常见的突变。因为只筛选了一部分已知突变,所以阴性结果仍具有一定的风险。商业化检测可对所有已知突变进行筛选,但预计花费更昂贵。CFTR突变发生率因种族和地理位置而异(Hamosh et al,1998;Boyd et al,2004;Foresta et al,2005;Schulz et al,2006;Ratbi et al,2007;Havasi et al,2010;Li et al,2010;Bombieri et al,2011)。因此,临床医师在解读结果时应该考虑区域和种族因素。通常,CFTR筛查报告按种族划分。
要点:男性不育的实验室评估
•男性生育状态内分泌评估包括总睾酮、非SHBG结合睾酮、雌二醇、垂体促性腺激素LH和FSH。
•精液分析是对男性生殖潜力的一种概率评估方法。除了无精子症,没有任何参数的任何特殊阈值能够绝对区分不育和可育。
•精液量少于1.0ml的可能诊断为射精管梗阻、逆行射精、CBAVD中输精管和附属性腺发育不良。
•精子存活染色能够辨别完全弱精子症和死精子症。常规的实验室染色方法能够区分脓精症和未成熟精子细胞。
•圆头精子数量增多被称为圆头精子症,提示缺乏顶体形成。治疗方法可采用ICSI/IVF。
•睾丸支持细胞之间紧密连接形成的血-睾屏障被破坏,会导致抗精子抗体生成,抗精子抗体与精子头部的结合程度决定其临床意义。
•CBAVD患者及其伴侣在CFTR基因筛查中如果发现诸如ΔF508的严重突变,可导致后代出现临床表现明显的囊性纤维化。