Анализ на микроделеции Y-хромосомы

Анализ микроделеции Y-хромосомы — это современный генетический скрининговый метод, который выявляет локальные потери участков Y-хромосомы, способные приводить к мужскому бесплодию. Определяя молекулярные дефекты, влияющие на сперматогенез, этот анализ направляет диагностический процесс и способствует планированию оптимальной терапии.

Оценка AZF-области в рамках анализа микроделеции Y-хромосомы позволяет классифицировать специфические потери генов, нарушающие выработку сперматозоидов, и тем самым прогнозировать возможные клинические последствия. Такой подход детально раскрывает генетическую основу, влияющую на успешность лечения.

В генетическом обследовании мужского бесплодия анализ микроделеции Y-хромосомы имеет прогностическое значение в отношении успеха TESE и применимости методов вспомогательных репродуктивных технологий. Тест предоставляет критически важные данные, которые поддерживают индивидуализацию репродуктивного плана лечения.

Лабораторные молекулярные методы обеспечивают высокую чувствительность анализа микроделеции Y-хромосомы благодаря PCR-основанным процедурам подтверждения. Эти методы формируют надежную диагностическую основу для оценки риска носительства и вероятности передачи дефекта следующим поколениям.

Что такое анализ микроделеции Y-хромосомы?

Анализ микроделеции Y-хромосомы — это молекулярно-генетический тест, выполняемый для выявления генетических удалений (микроделеций) на Y-хромосоме, которые могут вызывать бесплодие у мужчин. Этот тест применяется в первую очередь у пациентов с нарушением сперматогенеза. Делеции в AZF-областях (AZFa, AZFb, AZFc) могут напрямую влиять на производство сперматозоидов. Результаты имеют большое значение для выбора вариантов лечения и проведения генетического консультирования.

Как Y-хромосома и микроделеция Y-хромосомы влияют на выработку сперматозоидов?

У человека пол определяется X- и Y-хромосомами. У мужчин есть одна X- и одна Y-хромосома (XY). Y-хромосома содержит, помимо гена SRY, отвечающего за развитие мужского пола, гены, регулирующие мужские половые признаки и выработку спермы.

Большая часть Y-хромосомы (примерно 95 %) называется «мужеспецифической областью» (MSY). Эта область передается напрямую от отца к сыну без рекомбинации. Именно здесь располагается своего рода «контрольный центр» сперматогенеза. Этот контрольный центр называется фактором азооспермии (AZF).

Нормальная выработка сперматозоидов зависит от безошибочной работы генов AZF-области Y-хромосомы. Потери генетического материала в этой зоне, то есть микроделеции Y-хромосомы, действуют как поломка, останавливающая или резко замедляющая работу «фабрики сперматозоидов».

Почему возникают эти генетические потери, называемые микроделецией Y-хромосомы?

AZF-область Y-хромосомы имеет, к сожалению, структурно «хрупкую» или «нестабильную» генетическую архитектуру. Это связано с тем, что данная область богата повторяющимися и очень похожими друг на друга участками ДНК (ампликонами) и зеркально расположенными генетическими блоками, называемыми «палиндромами».

Во время сперматогенеза, когда клетки делятся, эти сильно похожие последовательности иногда могут «ошибаться». Это можно сравнить с застёжкой-молнией, зубцы которой при попытке застегнуть неправильно входят друг в друга. Такое неправильное совмещение может вызвать образование петли в молекуле ДНК и разрыв, приводящий к постоянной потере крупного ДНК-фрагмента, включающего миллионы пар оснований.

Это не просто случайная ошибка, а риск, присущий самой структуре Y-хромосомы. В результате теряются гены, критически важные для выработки сперматозоидов, и такое состояние называется микроделецией Y-хромосомы.

Что такое AZF-область и как микроделеция Y-хромосомы её затрагивает?

AZF — это основная область на длинном плече Y-хромосомы (Yq11), где сосредоточены гены, контролирующие сперматогенез. Она делится на три основные подрегиона, каждый из которых играет свою роль в образовании сперматозоидов:

Основные функции подрегионов AZF в сперматогенезе:

• AZFa (инициация и стволовые клетки)
• AZFb (рост и созревание)
• AZFc (заключительный этап формирования и завершение)

Потеря генов в этих областях приводит к остановке процесса на соответствующей стадии или к невозможности его начала.

• Область AZFa

Эта область содержит гены, контролирующие самый ранний «стволовой» (сперматогональный) этап сперматогенеза. К важнейшим генам относятся USP9Y и DDX3Y. При полной делеций области AZFa стволовые клетки сперматозоидов вообще не формируются. При гистологическом исследовании ткани яичка обнаруживается картина, при которой отсутствуют основные сперматогенетические клетки, а присутствуют только поддерживающие клетки (клетки Сертоли). Это состояние называют синдромом «только клетки Сертоли» (Sertoli-Cell-Only Syndrome — SCOS). Мужчины с таким состоянием всегда азооспермичны (в эякуляте отсутствуют сперматозоиды).

• Область AZFb

Данная область содержит гены, необходимые для роста и завершения стадии созревания — мейоза. При полной делеции AZFb стволовые клетки сперматозоидов присутствуют и продукция спермы начинается, но мейоз завершить не удаётся. Процесс останавливается на стадии созревания сперматозоида (чаще всего на стадии сперматоцита). Такая картина называется «арест созревания» (Maturation Arrest). Эти мужчины также являются азооспермиками.

• Область AZFc

Эта область генетически наиболее динамична и является зоной, где чаще всего наблюдаются делеции. Она содержит критически важные гены для завершающего этапа сперматогенеза — «спермиогенеза», когда клетки сперматозоидов формируют хвост и превращаются в полностью зрелые сперматозоиды. Ключевым здесь является семейство генов DAZ, представленных в четырёх копиях.

В отличие от других областей, клинический исход при потере AZFc весьма вариабелен. Тестикуллярная картина может соответствовать SCOS или аресту созревания, но нередко наблюдается «гипосперматогенез» (все стадии присутствуют, но продукция резко снижена). Поэтому часть мужчин с делецией AZFc является азооспермиками, тогда как значительная часть имеет тяжёлую олигозооспермию (очень низкое, но всё же присутствующее число сперматозоидов в эякуляте). Даже у азооспермичных пациентов в ткани яичка могут сохраняться небольшие «очаги продукции».

Сколько клинических типов микроделеции Y-хромосомы существует?

Микроделеции Y-хромосомы клинически делятся на три основные группы в зависимости от локализации и размера потери.

• Полные (комплектные) делеции

Это случаи, при которых одна из AZF-областей утрачена полностью.

Полная делеция AZFa (редко)

Полная делеция AZFb (редко)

Полная делеция AZFc (самый частый тип, составляет 70–80 % всех микроделеций Y-хромосомы)

• Комбинированные делеции

Иногда генетический дефект более обширен и затрагивает сразу несколько областей.

Делеция AZFbc (второй по частоте тип)

Делеция AZFabc (потеря всех областей, очень редка)

• Частичные (парциальные) делеции

В этом случае утрачиваются не целые AZF-области, а лишь их часть.

Делеция gr/gr

Наиболее частичная частичная потеря — «делеция gr/gr» — затрагивает часть области AZFc. Она не обязательно приводит к абсолютному бесплодию, но рассматривается как значимый генетический фактор риска нарушения сперматогенеза. У мужчин с такой делецией количество сперматозоидов может быть как нормальным, так и соответствующим азооспермии.

Насколько часто микроделеция Y-хромосомы встречается у мужчин с проблемами фертильности?

Частота этой генетической патологии напрямую связана с тяжестью бесплодия. У мужчин с нормальным количеством сперматозоидов, способных естественным путём стать отцом, микроделеция Y-хромосомы встречается крайне редко (примерно 1 случай на 4000).

Однако у мужчин, обращающихся по поводу бесплодия, этот показатель быстро возрастает. Среди пациентов с тяжёлой олигозооспермией (количество сперматозоидов менее 5 миллионов на миллилитр) частота микроделеций Y-хромосомы составляет 3–7 %.

Наиболее высокие показатели отмечаются у мужчин с необструктивной азооспермией, когда в эякуляте полностью отсутствуют сперматозоиды. В этой группе, по данным различных исследований, частота микроделеций Y-хромосомы варьирует от 8 до 20 %. Эти цифры ясно показывают, что микроделеции Y-хромосомы являются второй по частоте генетической причиной мужского бесплодия после синдрома Клайнфелтера.

Кому следует проводить тест на микроделецию Y-хромосомы?

Тест на микроделецию Y-хромосомы не является рутинным исследованием для каждого мужчины с бесплодием. Для того чтобы быть экономически и клинически целесообразным, он должен выполняться у определённых групп пациентов с высоким риском.

Ведущие мировые урологические и андрологические общества (AUA — Американская урологическая ассоциация и EAU/EAA — Европейские урологическое/андрологическое общества) дают по этому поводу чёткие рекомендации:

• Ситуации, когда проведение теста на микроделецию Y-хромосомы настоятельно рекомендуется:
• Азооспермия (отсутствие сперматозоидов в эякуляте)
• Тяжёлая олигозооспермия (количество сперматозоидов менее 5 миллионов на миллилитр)

Европейские рекомендации в основном используют порог <5 миллионов, тогда как американские руководства, опираясь на более современные данные, особенно рекомендуют тест при азооспермии или количестве сперматозоидов менее 1 миллиона.

Есть и ситуации, когда тест, как правило, НЕ ТРЕБУЕТСЯ:

• Азооспермия вследствие обструкции семявыводящих путей (обструктивная азооспермия)
• Бесплодие, связанное с гормональными нарушениями (гипогонадотропный гипогонадизм)
• Лёгкое или умеренное снижение количества сперматозоидов (более 5 миллионов/мл)
• Наличие другой известной причины бесплодия (например, генетические заболевания, перенесённые операции)

Как устанавливается диагноз микроделеции Y-хромосомы?

Эти потери участков Y-хромосомы имеют «микроскопический» масштаб; хотя они могут включать миллионы пар оснований, для стандартного хромосомного анализа (кариотипирования) они слишком малы, чтобы быть видимыми.

Диагноз ставится методом молекулярного тестирования ДНК, полученной из образца крови. «Золотым стандартом» считается метод Multiplex PCR (множественная полимеразная цепная реакция).

Принцип метода относительно прост. Используются специальные ДНК-маркеры — так называемые «Sequence Tagged Sites» (STS, участки с известной последовательностью), положения которых в AZFa, AZFb и AZFc областях Y-хромосомы хорошо известны. ДНК пациента, выделенная из крови, подвергается амплификации с использованием этих STS-маркеров.

Это можно сравнить с телефонным звонком по конкретным «адресам» (STS-маркерам) на Y-хромосоме. Если искомый адрес (генный участок) присутствует, «телефон звонит» (PCR даёт сигнал). Если адрес удалён, то есть имеется микроделеция Y-хромосомы, «соединение не устанавливается» (сигнал не регистрируется).

Организации, такие как Европейская академия андрологии (EAA), рекомендуют двухэтапное подтверждение (первичный скрининг и расширенный анализ), чтобы обеспечить надёжность теста. Это необходимо как для выявления самой делеции, так и для уточнения её границ.

Как результат теста на микроделецию Y-хромосомы влияет на наши шансы найти сперматозоиды?

Наибольшая клиническая ценность этого теста заключается не только в постановке диагноза, но и в предоставлении сильного прогноза относительно будущего пациента. Результат позволяет с высокой степенью достоверности оценить вероятность обнаружения сперматозоидов в яичках при хирургическом вмешательстве (микро-TESE). Это помогает избежать ненужных операций и начать лечение с реалистичными ожиданиями.

В зависимости от типа делеции вероятность обнаружения сперматозоидов при микро-TESE распределяется следующим образом.

Полная делеция AZFa

Это наиболее тяжёлая ситуация.

• Стволовые клетки сперматозоидов не развиваются вовсе (синдром «только клетки Сертоли»).
• В ткани яичка отсутствуют клетки, способные производить сперму.
• Шанс обнаружить сперматозоиды при операции микро-TESE равен 0 %.
• Таким парам не следует рекомендовать дорогостоящую и травматичную операцию.
• Полная делеция AZFb или комбинированная делеция AZFbc

Это также крайне тяжёлая картина.

• Сперматогенез запускается, но останавливается на стадии созревания (Maturation Arrest).
• В яичках не обнаруживаются зрелые сперматозоиды.
• Вероятность обнаружения сперматозоидов с помощью микро-TESE практически равна нулю (0 %).

В таком случае хирургическое вмешательство также не рекомендуется.

Полная делеция AZFc

Это наиболее распространённый и прогностически наиболее вариабельный тип.

• У части таких мужчин в эякуляте определяется небольшое количество сперматозоидов (тяжёлая олигозооспермия).
• У больных, у которых в эякуляте сперматозоиды не выявляются (азооспермия), в ткани яичка могут сохраняться локальные «очаги продукции».
• Для их обнаружения требуется проведение операции микро-TESE.
• Шанс найти сперматозоиды при микро-TESE составляет 50–70 %.

Поэтому азооспермичным пациентам с установленной делецией AZFc микро-TESE настоятельно рекомендуется.

Иными словами, тест на микроделецию Y-хромосомы фактически говорит: при делециях AZFa и AZFb — «Стоп, операция не нужна», а при делециях AZFc — «Можно продолжать, вероятность найти сперматозоиды при операции высока».

Как проводятся ЭКО и ICSI при наличии микроделеции Y-хромосомы?

При наличии данного генетического нарушения, независимо от количества найденных сперматозоидов (будь то очень малое число в эякуляте или сперматозоиды, полученные из ткани яичка при микро-TESE), беременность естественным путём или с помощью внутриматочной инсеминации невозможна.

Единственным методом является экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) и, в частности, интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида (ICSI). При ICSI единичный жизнеспособный сперматозоид под микроскопом в лабораторных условиях вводят напрямую в яйцеклетку. Этот метод позволяет добиться оплодотворения независимо от того, насколько низки количество и качество сперматозоидов.

Хотя некоторые исследования показывают, что у сперматозоидов мужчин с делецией AZFc из-за особенностей генетического материала частота оплодотворения после ICSI может быть несколько ниже по сравнению с другими причинами бесплодия, ICSI остаётся единственным эффективным способом, позволяющим таким парам иметь собственных биологических детей.

Какие профилактические меры рекомендуются мужчинам с микроделецией Y-хромосомы?

Это один из ключевых моментов клинического ведения. У мужчин с делецией AZFc, у которых в эякуляте ещё определяется небольшое количество сперматозоидов (тяжёлая олигозооспермия), со временем производство спермы может прогрессивно ухудшаться.

Иначе говоря, пациент, у которого сегодня 1 миллион сперматозоидов на миллилитр, через несколько лет может стать полностью азооспермичным. В таком случае, если он захочет иметь детей, получить сперматозоиды для ICSI будет возможно только посредством операции микро-TESE.

Для снижения этого риска всем мужчинам с делецией AZFc и ещё сохраняющимися сперматозоидами в эякуляте следует без промедления рекомендовать криоконсервацию спермы (замораживание). Создание «банка спермы» защищает репродуктивный потенциал этих пациентов как профилактическая мера и может избавить их от необходимости в будущей операции.

Есть ли другие варианты, если при микро-TESE на фоне микроделеции Y-хромосомы сперматозоиды не обнаружены?

У пар с диагнозом микроделеции Y-хромосомы лечебный процесс не всегда приводит к желаемому результату. В следующих ситуациях рассматриваются альтернативные пути:

У пациента диагностирована полная делеция AZFa или AZFb/bc (шанс успеха операции практически 0).

У пациента полная делеция AZFc, проведена микро-TESE, но сперматозоиды не найдены.

Пара после генетического консультирования принимает решение не передавать этот генетический дефект следующему поколению.

В таких случаях альтернативным и эффективным вариантом становятся донорская сперма (лечение с использованием спермы из банка спермы) или усыновление. Эти возможности должны быть подробно обсуждены с парой в рамках генетического консультирования.

Если микроделеция Y-хромосомы — генетическое нарушение, передастся ли оно нашему ребёнку?

Это самый важный вопрос, который задаёт каждая пара с диагнозом микроделеции Y-хромосомы, и он лежит в основе генетического консультирования. Ответ однозначен, поскольку Y-хромосома передаётся отца только сыну.

Какова ситуация для девочек?

Девочки (XX) не получают Y-хромосому от отца, а наследуют его X-хромосому.

Девочки затронуты этим состоянием в 0 % случаев.

Они не являются генетическими носителями данного дефекта и не передают его своим детям.

Какова ситуация для мальчиков?

Мальчики (XY) обязательно получают Y-хромосому от отца.

Микроделеция Y-хромосомы отца передаётся сыну со 100-процентной вероятностью.

С высокой долей вероятности такие мальчики будут иметь ту же генетическую потерю, что и их отец.

Почти наверняка во взрослом возрасте они столкнутся с аналогичными проблемами с фертильностью.

Пациенты часто задают вопрос: «Если у моего отца этого не было (ведь он стал отцом естественным путём), как это появилось у меня?» В большинстве случаев микроделеции Y-хромосомы являются «de novo», то есть новыми генетическими ошибками, которые впервые возникают именно у данного человека в семье. Однако при использовании ICSI этот «новый» дефект сознательно передаётся следующему поколению.

Почему генетическое консультирование обязательно для пар с микроделецией Y-хромосомы?

Технология ЭКО позволяет реализовать ситуацию, которая в норме не допускается природой (когда мужчина с тяжёлым нарушением фертильности становится отцом), и тем самым делает возможной передачу данного генетического дефекта следующему поколению. Это большое медицинское достижение, но одновременно серьёзная этическая ответственность.

Пары должны полностью понимать все аспекты этого состояния до начала какого-либо лечения. Цель генетического консультирования — не навязать решение, а предоставить максимально полную и достоверную информацию, чтобы супруги могли принять решение, соответствующее их собственным ценностям.

В ходе консультирования паре чётко разъясняется:

• Суть диагноза
• Что причиной бесплодия является именно этот генетический дефект
• Шансы обнаружения сперматозоидов (прогноз)
• Возможности лечения (ICSI, TESE)
• Альтернативные варианты (донорская сперма, усыновление)
• Что риск передачи дефекта сыну составляет 100 % (наследование)
• Что сын, с высокой вероятностью, также будет страдать бесплодием в будущем

Исследования показывают, что большинство пар с делецией AZFc (почти 80 %) принимают решение иметь собственных биологических детей, несмотря на осознание того, что передадут дефект своим сыновьям. Это личный выбор пары, а задача медицинской команды — обеспечить, чтобы он был сделан на основе максимально полной и точной информации.

Часто задаваемые вопросы