遗传因素不孕症的诊治策略(全文)
不孕症是指1对配偶未采取避孕措施,有规律性生活至少12个月未能获得临床妊娠,严重损害约15%的育龄期夫妇的生殖健康。不孕症是1种由多种病因导致的生殖障碍状态,常见的病因包括遗传缺陷、解剖异常、内分泌紊乱、免疫因素、全身性疾病及环境因素等。近年来,随着辅助生殖技术(assisted reproductive technology,ART)和遗传学诊断技术的发展,遗传因素的筛查和诊治在不孕症领域受到越来越多的关注。由于遗传因素不孕症病情复杂,其诊断及缺乏高质量循证医学证据的支持,目前国内尚无关于遗传因素不孕症诊断及的临床指南。本文就染体异常、拷贝数变异(copy number variation, CNV)、Y染体微缺失、基因突变等不孕症常见遗传因素的筛查及其诊治策略叙述如下。
一、遗传因素不孕症的
病因概述
不孕症根据病因可分为女性因素(包括排卵障碍、盆腔因素)、男性因素(包括男性性功能障碍、精液异常)和原因不明不孕症;又可细分为遗传因素不孕症、解剖因素不孕症、内分泌因
素不孕症、免疫因素不孕症等。其中,遗传异常是导致不孕症的重要原因,不孕症与遗传因素密切相关。常见的导致不孕症的遗传因素有:染体异常、CNV、Y染体微缺失、基因突变等。
(一)染体异常
染体异常可导致性腺发育异常、卵巢功能减退、精子生成障碍等,进而导致不孕症的发生。据统计,不孕症患者的染体异常发生率是普通人的2~3倍,女性不孕症患者的染体异常发生率低于男性。染体异常包括染体数目和结构异常。染体数目异常是不孕症患者的主要畸变类型,常见于女性特纳综合征(Turner syndrome)、男性克氏综合征(Klinefelter syndrome),其他类型的性发育异常疾病(disorder of sex development, DSD)及早发性卵巢功能不全(premature ovarian insufficiency, POI)等也会导致不孕症。
1. 特纳综合征:特纳综合征,又称先天性卵巢发育不全综合征,是常见的染体异常疾病之一,发病率为1/4 000~1/2 000活产女婴。特纳综合征的染体特征为全部或部分体细胞中1条X染体完全或部分缺失,或X染体结构异常。其中40%~50%为45,X单体型;15%~25
%为45,X/46,XX嵌合型;3%为X三体嵌合型,如45,X/47, XXX;10%为X染体结构畸变,以X染体长臂等臂Xi(Xq)最为常见;还有10%~12%含不同比例的Y染体物质,如45,X/46,XY。特纳综合征患者由于完全或部分缺失X染体单体,故常伴有先天性卵巢不发育或发育不全,典型临床表现为身材矮小、性腺发育不良、具有特殊的躯体特征(如颈蹼、盾状胸、肘外翻)等。特纳综合征患者自然妊娠率仅为5%~7%,其自然流产率为22.8%~30.8%,且嵌合核型携带者的生殖功能相对较好。
2. 克氏综合征:克氏综合征即先天性睾丸发育不全综合征,是男性不育症中最常见的遗传性疾病,主要表现为无精子症(>90%)或严重少精子症。克氏综合征在普通人中的发病率为1/600,而在非梗阻性无精子症(non-obstructive azoospermia)中高达10%~12%,严重少精子症中为0.5%~1.0%。克氏综合征患者中最常见的核型是47,XXY,占80%~90%;嵌合型约占10%,包括46,XY/47,XXY、45,X/46,XY/47,XXY、46,XX/47,XXY等;其余还可见48,XXXY、48,XXYY、49,XXXXY等。克氏综合征患者可能由于性激素失衡、支持细胞功能障碍、精原干细胞凋亡等导致精子生成障碍而不育。
3. 其他类型的DSD:DSD是指由于染体、性腺和表型性别发育异常或不匹配导致的一组先
天性疾病,包括一系列的先天性代谢异常和畸形,主要表现为外生殖器的发育异常。DSD在新生儿中的发病率为5/1 000,其中73%是伴有尿道下裂的男婴。根据2006年芝加哥会议共识,DSD按照染体核型可分为:(1)染体异常型:染体异常型DSD主要与性染体异常有关,常见于特纳综合征、克氏综合征、混合性腺发育不良等;(2)46,XY型:46,XY型DSD的病因和表型最为复杂,主要表现为性腺(睾丸)发育异常、雄激素合成或作用异常,其中雄激素不敏感综合征(androgen insensitivity syndrome, AIS)是46,XY型DSD最常见的病因;(3)46,XX型:46,XX型DSD主要与性腺(卵巢)发育异常、雄激素过多等因素有关,其中先天性肾上腺皮质增生症(congenital adrenal hyperplasia, CAH)是导致新生儿阶段外阴性别模糊最常见的原因。大部分DSD患者性腺功能低下且不孕,如特纳综合征患者的自然妊娠率仅为5%~7%;AIS患者无生育能力;CAH患者的生育潜力主要受疾病严重程度的影响,以失盐型CAH患者的不孕问题最严重,妊娠率为0~10%,而单纯男性化型患者的妊娠率可达到50%。
4. POI:POI是1种病因高度异质的生殖内分泌疾病,是指女性在40岁以前出现卵巢功能减退,主要表现为月经异常(闭经、月经稀发或频发)、促性腺激素水平升高(FSH>25 U/L)、雌激素水平波动性下降,发病率约为1%。遗传因素是POI发病的重要原因之一,占P
OI病因的20%~25%,包括染体异常和基因突变。10%~13%的POI患者携带染体数目或结构异常,其中X染体异常率高达94%,常见于45,X及其嵌合、X染体长臂或短臂缺失、X染体-常染体易位等异常核型;还有约2%的POI患者与常染体重排相关。POI患者由于卵巢功能衰退导致严重排卵障碍,生育力明显下降或丧失。因间歇性排卵,仍然有5%~10%自然妊娠的可能。
(二)CNV
CNV是指与参照基因组相比,≥1 kb的基因组大片段拷贝数的重复或缺失,具有覆盖范围广、可遗传、相对稳定和高度异质性等特点。作为基因组结构变异的重要组成部分,CNV可通过改变剂量敏感基因的拷贝数、破坏基因编码序列、暴露隐性致病基因等引发疾病表型。近年来,随着染体微阵列分析(chromosome microarray analysis,CMA)、二代测序(next generation sequencing, NGS)等高通量检测技术的发展应用,CNV在卵巢早衰(premature ovarian failure,POF),男性无精子症、严重少精子症,DSD等不孕症相关疾病发生发展中的作用日益受到关注。
POF是POI的终末阶段,据报道,FMN2、SGOL2、TBP、SCARB1、BNC1、ARFGAP3等
基因参与减数分裂、卵泡发育及卵母细胞成熟过程,这些基因的微重复或微缺失与POF的发生相关。多数研究显示,X-连锁CNV、Y-连锁CNV及罕见的常染体微缺失增加男性不育症的发病风险;例如,X-连锁拷贝数缺失CNV67可能通过干扰睾丸特异性表达MAGEA9基因而影响精子生成。高通量检测技术增加了DSD患者的遗传异常检出率,约1/5的患者携带CNV。这些CNV涉及性别发育的关键调控基因,通过干扰基因表达引发剂量效应,如FGF9、SOX3、SOX9基因微重复与46,XX型DSD相关;DAX1、WNT4基因微重复以及ATRX、DMRT1、EMX2、WT1基因微缺失与46,XY型DSD相关。CNV片段所涉及的基因成为研究疾病遗传易感性的重要候选因素,但其具体调控机制还有待研究。
基因多态性

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