廣東地區(qū)3 528例捐精志愿者細(xì)胞遺傳學(xué)篩查及結(jié)果分析

林維新 王奇玲 張欣宗 葉桂芳 伍欣 鐘愷欣 陳曦 錢潔友

人類精子庫(kù)是以治療不育癥及預(yù)防遺傳病和提供生殖保險(xiǎn)等為目的，利用超低溫冷凍技術(shù)，采集、檢測(cè)、保存和提供精子。現(xiàn)行的《人類精子庫(kù)基本標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范》明確指出人類精子庫(kù)的基本任務(wù)是對(duì)供精者進(jìn)行嚴(yán)格的醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)篩查，并建立完整的資料庫(kù)；人類精子庫(kù)應(yīng)對(duì)供精者進(jìn)行嚴(yán)格篩查，合格供精者不應(yīng)有遺傳病史和遺傳病家族史。

染色體多態(tài)性也稱異態(tài)性，是指染色體恒定結(jié)構(gòu)上發(fā)生了微小的變化，即不同個(gè)體之間染色體結(jié)構(gòu)和染色體著色強(qiáng)度存在恒定但屬非病理性的細(xì)小差別[1-2]。這種變異常見于1號(hào)、9號(hào)、16號(hào)及Y染色體，發(fā)生部位包括端粒區(qū)、著絲粒、次縊痕、隨體和Y染色體長(zhǎng)臂。染色體的多態(tài)變異由于變異微小，通常不發(fā)生遺傳信息的傳遞，對(duì)個(gè)體無明顯影響。但是，臨床上越來越多的資料[3]提示染色體多態(tài)性可能引起不良妊娠結(jié)局，包括胚胎停育、自然流產(chǎn)、死胎死產(chǎn)以及染色體異常、智力低下等。人類精子庫(kù)按照技術(shù)規(guī)范對(duì)捐精志愿者進(jìn)行常規(guī)染色體篩查，淘汰染色體異常者，提高供精質(zhì)量，可降低供精妊娠不良結(jié)局的風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)對(duì)廣東地區(qū)3 528例捐精志愿者的染色體核型分析結(jié)果進(jìn)行報(bào)道。

對(duì)象與方法

1. 研究對(duì)象：選取2016年1月至2019年6月在廣東省人類精子庫(kù)進(jìn)行捐精篩選檢查的3 528名志愿者。

2. 資料收集:采用回顧性方法收集3 528名志愿者的資料，年齡20～45歲，精液檢查結(jié)果均達(dá)到精子庫(kù)捐精標(biāo)準(zhǔn)，傳染病和微生物感染結(jié)果均已符合捐精要求。

3. 細(xì)胞遺傳學(xué)檢查：無菌條件下采集志愿者肝素抗凝外周靜脈血3 mL，接種至外周血淋巴細(xì)胞培養(yǎng)基中培養(yǎng)，37℃恒溫箱培養(yǎng)70 h，培養(yǎng)完成前2 h加濃度為100 g/mL的秋水仙素2小滴后，繼續(xù)培養(yǎng)2 h，常規(guī)染色體制片和G顯帶，每例計(jì)數(shù)20個(gè)中期分裂相，分析5個(gè)核型，懷疑嵌合體計(jì)數(shù)100個(gè)核型。參照《人類細(xì)胞遺傳學(xué)國(guó)際命名體制》(ISCN 2013)的規(guī)定進(jìn)行核型描述。

4. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：采用SPSS 18. 0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)指標(biāo)包括染色體結(jié)果異常率及多態(tài)性發(fā)生率以及構(gòu)成比。計(jì)數(shù)資料以率(%)表示。

結(jié)果

1. 捐精志愿者染色體核型分析結(jié)果：3 528名志愿者中有65例因染色體核型異常/多態(tài)淘汰，染色體異常/多態(tài)的淘汰率為1.8%(65/3 528)。其中有3例異常核型，分別是羅伯遜易位 [核型：45，XY，der(13；14)]、嵌合體(核型：mos45，X，22pss[4]/46，XY，22pss[69])、插入 [核型：46，XY，ins(4；？)(q11：？)]各1例，異常核型發(fā)生率為0.1%(3/3 528)；1.8%(62/3 528)存在多態(tài)性染色體核型，共12種類型。詳細(xì)結(jié)果見表1。62例多態(tài)性染色體核型大致分為五大類：5、9號(hào)染色體臂間倒位39例，占多態(tài)性核型的62.9%(39/62)，其中9號(hào)染色體倒位38例，占染色體多態(tài)性的61.3%(38/62)；13、21號(hào)染色體短臂縮短3例，占多態(tài)性核型的4.8%(3/62)；9、16染色體的次縊痕區(qū)加長(zhǎng)或縮短3例，占多態(tài)性核型的4.8%(3/62)；Y染色體多態(tài)性變異17例，占多態(tài)性核型的27.4%(17/62)。

表1 62例志愿者外周血染色體核型情況

2. 多態(tài)性染色體核型在染色體的分布：62例多態(tài)性染色體核型有40例發(fā)生在9號(hào)染色體，5、13、16號(hào)染色體各發(fā)生1例，21號(hào)染色體發(fā)生2例，Y染色體發(fā)生17例。

討論

染色體是遺傳物質(zhì)的載體，是個(gè)體性狀的 “編譯器”。染色體多態(tài)性是指染色體形態(tài)的微小變化，多發(fā)生于異染色質(zhì)區(qū)域(heterochromatin region)。在異染色質(zhì)區(qū)域含有高度重復(fù)但不包含編碼基因的序列，因此，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為在異染色質(zhì)區(qū)域發(fā)生的染色體微小變異造成的表型異常通常較小，但越來越多研究發(fā)現(xiàn)這種多態(tài)性有臨床效應(yīng)，不良妊娠史夫婦多態(tài)性發(fā)生率較普通人群高[4-5]。由遺傳因素導(dǎo)致的嚴(yán)重少精子癥或無精子癥進(jìn)而引起的男性不育約占30%，而染色體核型異常與男性Y染色體AZF區(qū)缺失是最常見的遺傳因素。本研究3 528例志愿者有62例志愿者的染色體核型呈多態(tài)性，盡管其精液質(zhì)量均已達(dá)到人類精子庫(kù)捐精標(biāo)準(zhǔn)，但由于部分染色體多態(tài)性是可遺傳的，有可能導(dǎo)致不良妊娠結(jié)局，精子庫(kù)對(duì)這些捐精志愿者予以淘汰。本文主要針對(duì)染色體倒位、短臂縮短、次縊痕區(qū)加長(zhǎng)或縮短、Y染色體多態(tài)變異進(jìn)行分析探討。

1. 染色體倒位：染色體臂間倒位是指一條染色體內(nèi)出現(xiàn)兩處斷裂,中間片斷倒轉(zhuǎn)180度后重新連接造成，發(fā)生在長(zhǎng)臂和短臂之間且包含了著絲粒區(qū)的倒位，其中以9號(hào)染色體最常見。本研究中9號(hào)染色體臂間倒位共38例，發(fā)生率為1.1%。文獻(xiàn)報(bào)道，9號(hào)染色體倒位在正常人群中發(fā)生率約為1%，與本研究結(jié)果一致[6]。

染色體倒位屬于染色體結(jié)構(gòu)重排而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)異常。染色體倒位如果不涉及關(guān)鍵基因，通常沒有表型異常。少數(shù)情況下，倒位也可能會(huì)引起配子的染色體部分重復(fù)或缺失，這種不平衡的配子就可能會(huì)導(dǎo)致不育、不良孕產(chǎn)、甚至先天畸形?？傊?，需要結(jié)合倒位所涉及的染色體，以及倒位片段的位置和大小來綜合判斷。但是在生殖細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)，可能形成倒位圈。臂間倒位染色體的遺傳效應(yīng)主要取決于倒位片段長(zhǎng)短及是否互換。大量研究結(jié)果顯示9號(hào)染色體倒位有一定遺傳效應(yīng)，并且與不孕不育、流產(chǎn)等具有一定的相關(guān)性[7-9]。人類精子庫(kù)志愿者染色體核型如果有倒位，不管發(fā)生在哪條染色體，都不能捐精。本精子庫(kù)遵循此原則進(jìn)行處理。

2. 短臂縮短：D、G組染色體的著絲粒—?jiǎng)恿?fù)合體(CKC)是染色體運(yùn)動(dòng)和均等分離的結(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ)。CKC形態(tài)一旦發(fā)生變化，會(huì)干擾染色體的正常運(yùn)動(dòng)和分離。D、G組染色體的近端著絲粒染色體的變異主要涉及pl1區(qū)、p12區(qū)和p13區(qū)，隨體的變異會(huì)導(dǎo)致端著絲粒染色體的不分離，使胚胎發(fā)生非整倍染色體變異或在減數(shù)分裂中產(chǎn)生不平衡配子，導(dǎo)致自然流產(chǎn)或死胎等異常妊娠結(jié)局[10]。本研究染色體短臂縮短的志愿者均被淘汰，不能捐精。

3. 次縊痕區(qū)加長(zhǎng)或縮短：次縊痕常位于染色體的結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)區(qū)，常見于1、9、16號(hào)染色體的長(zhǎng)臂異染色質(zhì)區(qū)。次縊痕的加長(zhǎng)或縮短是由于高度重復(fù)的DNA序列增加或減少導(dǎo)致的[11]。次縊痕區(qū)的改變可能影響同源染色體配對(duì)產(chǎn)生不平衡配子，從而使得妊娠早期胚胎停育。王桂玲等[12]報(bào)道qh+患者表現(xiàn)為男女性生殖器發(fā)育不良、精子質(zhì)量差、反復(fù)流產(chǎn)、胚胎停育史或畸形兒分娩史等。因此,9、16號(hào)染色體長(zhǎng)臂次縊痕增加或縮短可能導(dǎo)致不良孕產(chǎn)史，人類精子庫(kù)不能讓此類志愿者捐精。

4. Y染色體多態(tài)性變異：Y染色體的多態(tài)性主要發(fā)生在長(zhǎng)臂，因長(zhǎng)臂大部分是結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)極易發(fā)生變化導(dǎo)致其長(zhǎng)臂長(zhǎng)度的改變。這種變化可導(dǎo)致男性生殖異常[13]。Y染色體的多態(tài)性包括長(zhǎng)臂異染色質(zhì)的臂間倒位(invqh)、長(zhǎng)臂異染色質(zhì)增加(Yqh+)和長(zhǎng)臂異染色質(zhì)減少(Yqh-)。本研究Y染色體多態(tài)性檢出率為0.5%，Y染色體臂間倒位檢出率為0.3%，略高于羅玉琴等報(bào)道的Y染色體臂間倒位發(fā)生率約0.1%[14]。如果Y染色體長(zhǎng)臂異染色質(zhì)減少發(fā)生在AZF區(qū)域，則可能引起少弱或無精子癥。有文獻(xiàn)報(bào)道Y 染色體多態(tài)變異的病例患者臨床表現(xiàn)為流產(chǎn)，少弱或無精子癥，生殖畸形等[15]。王賀等[8]的研究也表明Y染色體臂間倒位與精子密度及精子質(zhì)量存在一定的關(guān)聯(lián)性。盡管本研究中Y染色體多態(tài)變異的志愿者精液質(zhì)量均已達(dá)到捐精標(biāo)準(zhǔn)，鑒于其可能導(dǎo)致不良妊娠結(jié)局，人類精子庫(kù)不能接收這些志愿者捐精。

綜上所述，捐精男性的這些染色體的多態(tài)性雖然不會(huì)引起自身的表型異常，但是其所產(chǎn)生的精子仍有可能導(dǎo)致不良妊娠結(jié)局等臨床效應(yīng)，尤其以9號(hào)、16號(hào)和性染色體Y的多態(tài)性較常見。人類精子庫(kù)對(duì)捐精志愿者執(zhí)行嚴(yán)格的醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)篩查，探討捐精者的染色體異常淘汰類型，對(duì)提高供精質(zhì)量，促進(jìn)優(yōu)生優(yōu)育，具有重要意義。

致謝：廣東省計(jì)劃生育專科醫(yī)院鄭立新主任醫(yī)師對(duì)本研究進(jìn)行了專業(yè)指導(dǎo)。