Генетические нарушения, приводящие к бесплодию у человека

Большинство известных мутаций приводят к отсутствию или задержке полового созревания и, как следствие, к бесплодию. Однако к врачу по поводу бесплодия обращаются люди, у которых половое развитие в норме. Обследование на большинство мутаций, приводящих к бесплодию, практического смысла сейчас не имеет. Однако некоторые случаи заслуживают особого упоминания, поскольку часто встречаются в повседневной практике.

Двусторонняя аплазия семявыносящих протоков

Двусторонняя аплазия семявыносящих протоков имеется у 1—2% бесплодных мужчин. Согласно большинству данных, в 75% случаев при этом обнаруживаются мутации гена CF, приводящие к муковисцидозу. Основной риск в таких случаях — возможность рождения больного муковисцидозом ребенка. Необходимо обследовать на наличие мутаций обоих партнеров, после чего провести соответствующее консультирование. Если оба партнера являются носителями муковисцидоза, его риск у ребенка достигает 25% (в зависимости от характера мутации). Даже если у мужчины найдена только одна мутация, приводящая к муковисцидозу, а женщина носительницей не является, лучше перестраховаться и направить пару на консультацию к генетику. Примерно в 20% случаев двусторонняя аплазия семявыносящих протоков сопровождается пороками развития почек, и в одном исследовании у таких больных не было выявлено мутаций, приводящих к муковисцидозу (хотя число анализируемых мутаций было невелико).

Следует подчеркнуть, что целью массового обследования является выявление муковисцидоза, а не аплазии. Сочетания мутаций, приводящих к аплазии семявыносящих протоков, разнообразны и сложны, что затрудняет консультирование при этом заболевании. В первых исследованиях, посвященных генетике двусторонней аплазии семявыносящих протоков, не оказалось ни одного участника, гомозиготного по мутации AF508, самой частой из мутаций в гене CF, которая при классической форме муковисцидоза встречается в 60—70% случаев. Примерно у 20% больных находят сразу две мутации в гене CF, характерные для муковисцидоза, — во многих случаях это миссенсмутации (сочетание двух аллелей, вызывающих легкую форму муковисцидоза, или одного аллеля, вызывающего легкую форму заболевания, и одного — тяжелую). Обнаружен также полиморфизм в интроне 8, при котором число тиминов у разных аллелей составляет 5, 7 или 9. При наличии аллеля 5Т в ходе транскрипции пропускается экзон 9, и мРНК, а в дальнейшем и белок укорачиваются. Самый распространенный генотип при двусторонней аплазии семявыносящих протоков (около 30% случаев) — сочетание аллеля, несущего мутацию, вызывающую муковисцидоз, и аллеля 5Т.

Мутация R117H включена в массовое обследование, поскольку ее сочетание с другими, более тяжелыми мутациями в гене CF может вызвать муковисцидоз. При выявлении мутации R117H проводят производный тест на присутствие полиморфизма 5Т/7Т/9Т. При обнаружении аллеля 5Т нужно установить, находится ли он на одной хромосоме с R117H (т. е. в цис-положении) или на другой (в транс-положении). Аллель 5Т в «с-положении относительно R117Н вызывает муковисцидоз, и если женщина тоже является носительницей одного из аллелей, вызывающих заболевание, риск муковисцидоза у ребенка составляет 25%. Сложность генетики муковисцидоза становится очевидной, если посмотреть на разнообразие фенотипов у гомозигот по аллелю 5Т. Наличие аллеля 5Т снижает стабильность мРНК, а известно, что у больных, у которых уровень неизмененной мРНК составляет 1—3% от нормы, развивается муковисцидоз в классической форме. При уровне неизмененной мРНК, составляющем более 8—12% от нормы, заболевание не проявляется, а при промежуточных уровнях возможны разные варианты, от полного отсутствия проявлений болезни до двусторонней аплазии семявыносящих протоков и легкой формы муковисцидоза. Следует также отметить, что аплазия семявыносящих протоков в легких случаях бывает и односторонней. Среди населения в целом аллель 5Т встречается с частотой около 5%, при односторонней аплазии семявыносящих протоков — с частотой 25%, а при двусторонней аплазии — с частотой 40%.

Американская коллегия медицинских генетиков и Американская коллегия акушеров и гинекологов рекомендуют выявлять лишь 25 мутаций, распространенность которых среди населения США составляет не менее 0,1%, а анализ на полиморфизм 5Т/7Т/9Т проводить только в качестве производного теста. Однако на практике многие лаборатории могут снизить затраты, включив этот анализ в основную программу, что, как было показано выше, может привести к колоссальным сложностям в истолковании результатов. Следует помнить, что цель массового обследования — выявление муковисцидоза.

Гены, регулирующие сперматогенез

Гены, предположительно ответственные за сперматогенез, картированы на Y-xpoмосоме в области AZF, расположенной в локусе Yq11 (ген SR У находится на коротком плече Y-хромосомы). В направлении от центромеры к дистальной части плеча располагаются последовательно участки AZFa, AZFb и AZFc. На участке AZFa находятся гены USP9Y и DBY, на участке AZFb — генный комплекс RBMY, а на участке /4Z/c — ген DAZ.

Часть генов, участвующих в регуляции сперматогенеза, представлена в геноме несколькими копиями. По-видимому, в геноме имеется 4—6 копий гена DAZ и 20—50 генов или псевдогенов семейства RBMY. DBY и USP9Y представлены в геноме одной копией. Из-за большого числа повторяющихся последовательностей и различий в дизайне исследований анализ областей Y-хромосомы, контролирующих сперматогенез, сопряжен с немалыми трудностями. Например, выявление делеций в области AZF проводилось большей частью путем анализа ДНК-маркирующих сайтов, коротких последовательностей ДНК с известной хромосомной локализацией. Чем больше их проанализировано, тем выше вероятность обнаружить делеции. В целом, делеции в области AZF чаше встречаются у бесплодных мужчин, но известны случаи их обнаружения и у здоровых.

Доказательством того, что область AZF содержит гены, регулирующие сперматогенез, послужила внутригенная делеция в гене USP9Y, который называется также DFFRY (поскольку гомологичен соответствующему гену faf у дрозофилы). У бесплодного мужчины была обнаружена делеция четырех пар оснований, которой не было у его здорового брата. Эти наблюдения вкупе с данными анализа in vitro позволили предположить что мутация в гене USP9Y нарушает сперматогенез. При повторном анализе ранее опубликованных данных исследователи выявили еще одну одиночную делецию в гене USP9Y, нарушающую сперматогенез.

Обзор данных обследования почти 5000 бесплодных мужчин на мутации в Y-хромосоме показал, что примерно в 8,2% случаев (по сравнению с 0,4% у здоровых) имеются делеции в одном или нескольких участках области AZF. В отдельных исследованиях показатели колебались от 1 до 35%. Согласно упомянутому обзору, чаще всего встречаются делеции в участке AZFc (60%), затем — в AZFb (16%) и AZFa (5%). Остальные случаи — сочетание делеций в нескольких участках (чаще всего включающее делеции в AZFc). Большинство мутаций были обнаружены у мужчин с азооспермией (84%) или тяжелой олигозооспермией (14%), определяемой как содержание сперматозоидов менее 5 млн/мл. Интерпретация данных по делециям в области AZF крайне сложна, поскольку:

1. их находят как у бесплодных, так и у здоровых мужчин;
2. наличие кластеров DAZ и RBMY, содержащих по несколько копий генов, затрудняет анализ;
3. в разных исследованиях изучались разные параметры спермы;
4. набор контиговых карт Y-хромосомы из-за наличия повторяющихся последовательностей не был полным;
5. недостаточно было данных по здоровым мужчинам.

В двойном слепом исследовании у 138 мужчин из пар, обратившихся к врачу для проведения ЭКО, 100 здоровых мужчин и 107 молодых датских военнослужащих были определены уровни половых гормонов, параметры спермы и проведен анализ области AZF. Для изучения области AZF был использован 21 ДНК-маркирующий сайт; при нормальных параметрах спермы и во всех случаях, когда число сперматозоидов превышало 1 млн/мл, делеций найдено не было. В 17% случаев идиопатической азооспермии либо криптозооспермии и в 7% случаев при других видах азооспермии и криптозооспермии выявлены делеции в участке AZFc. Интересно отметить, что ни у одного из участников исследования не было обнаружено делеций в участках AZFa и AZFb. Это заставляет предположить, что гены, расположенные в участке AZFc, наиболее важны для сперматогенеза. Позже было проведено более крупное исследование, которое дало сходные результаты.

При выявлении делеций в Y-хромосоме следует обсудить это с обоими будущими родителями. Основной риск для потомства заключается в том, что сыновья могут унаследовать данную делецию от отца и будут бесплодными — такие случаи описаны. На эффективность ЭКО и частоту наступления беременности эти делеции, по-видимому, не влияют.

Синдром ломкой Х-хромосомы у женщин с преждевременной недостаточностью яичников

В спорадических случаях преждевременной недостаточности яичников примерно у 2—3% женщин обнаруживают наличие премутации в гене FMR1, ответственном за возникновение синдрома ломкой Х-хромосомы; у женщин с наследственной преждевременной недостаточностью яичников частота этой премутации достигает 12—15%. Ломкий участок в локусе Xq28 можно выявить при кариотипировании клеток, выращенных в условиях дефицита фолиевой кислоты, однако обычно проводят анализ ДНК. Синдром ломкой Х-хромосомы относится к заболеваниям, которые вызываются увеличением числа тринуклеотидных повторов: в норме ген FMR1 содержит менее 50 повторов последовательности ЦЦГ, у носителей премутации их число составляет 50—200, а у мужчин с синдромом ломкой Х-хромосомы — более 200 (полная мутация). Синдром ломкой Х-хромосомы характеризуется Х-сцепленным доминантным типом наследования с неполной пенетрантностью.

Выявлять носителей премутации важно, поскольку ими могут быть и другие члены семьи: у них возможно рождение сыновей с синдромом ломкой Х-хромосомы, который проявляется умственной отсталостью, характерными чертами лица и макроорхизмом.

Вторичный гипогонадизм и синдром Кальмана у мужчин

Для мужчин с синдромом Кальмана характерны аносмия и вторичный гипогонадизм; возможны также дефекты лица по средней линии, односторонняя агенезия почки и неврологические нарушения — синкинезии, глазодвигательные и мозжечковые расстройства. Синдром Кальмана характеризуется Х-сцепленным рецессивным типом наследования и вызывается мутациями в гене KALI; предполагают, что синдромом Кальмана обусловлены 10—15% случаев изолированного дефицита гонадотропных гормонов у мужчин с аносмией. Недавно обнаружена аутосомнодоминантная форма синдрома Кальмана, которую вызывают мутации в гене FGFR1. При изолированном дефиците гонадотропных гормонов без аносмии чаще всего находят мутации в гене GnRHR (ген рецептора гонадолиберина). Однако на них приходится только 5—10% всех случаев.