牺牲咆哮宏男性原发不育患者AZF基因微缺失的研究

2020年10月18日发(作者：夏川)

男性原发不育患者
AZF
基因微缺失的研究

孙丰涛
（1.
1
、
2
（综述） 任晨春
2
（审校）

天津医科大学，天津 300070；2.天津市中心妇产科医院遗传室，天津 300100）
中图分类号：R698
+
.2
摘要：引起男性不育的因素很多，其中由于遗 传因素所导致的生精障碍是引起男性
不育的重要原因之一。分子生物学研究证实，Y染色体的长臂上存在 控制精子生成的基
因即AZF基因。目前已确定的AZF基因是由不重叠的3个区构成，即AZFa、A ZFb、AZFc。
本文对AZF基因微缺失与男性不育的相关性研究进展做一综述。
关键词：AZF基因; 微缺失; 男性不育; 少精子症; 无精子症
The research on genetic microdeletion of AZF in male infertility patients

SUN Feng-tao,
REN Chen-chun
.
（1. Tianjin Medical University, Tianjin 300070,China; 2. Department of genetics, Central
Obstetrics and Gynecology Hospital of Tianjin, Tianjin 300070,China）
Abstract：Male infertility is caused by many reasons. Genetic factor is one of the
most important reasons for dyszoospermia. It is reported that the long arm of Y
chromosome exists the gene of controlling sperm spermatogenesis----AZF gene. AZF gene
is composed of three nonoverlapping areas---- AZFa、AZFb and AZFc. In this paper, the
relationship between microdeletion of AZF gene and male infertility is reviewed.
Key words: AZF gene; Microdeletion; Male infertility; Oligozoospermia；
Azoospermia

目前全世界不孕不育的 夫妇占已婚育龄夫妇的10%----15%，其中由男方原因引起
的约占25%--50%
[ 1]
，而遗传因素约占男性不育原因的30%。自1976年，Tiepolo
[2]
等发
现Y染色体长臂上的AZF基因(AZF gene)以来，由遗传因素引起的男性不育越来越受到
关注。近年研究发现AZF 基因与精子发生密 切相关。在男性不育的患者中，Y染色体微
缺失的发生率约为10-15%左右
[3]
。AZF基因为多基因家族，男性Y染色体上AZF家族
可发生多个位点的缺失或突变，其中任何一个位 点的缺失都可导致精子生成障碍
[4]
。随着
分子遗传技术的不断发展，从分子水平研 究生精障碍的机制，对男性不育的发生、诊断、
治疗及辅助生殖技术的发展均具有非常重要的意义。现就 AZF区域的基因分布以及AZF
基因微缺失的检测方法及意义做如下综述。
1 AZF基因在Y 染色体上的定位及基因分布
1976年Tiepolo等在对男性不育患者的染色体核型研究中发现, 6例原发性无精子
症患者的 Y染色体长臂不同程度的丢失了部分荧光区和非荧光区,因此提出Yq11存在与
精子发生相关的基因并 将其命名为无精子因子(Azoospermia Factor, AZF)。1992年Y染
色体微缺失图发表,将Y染色体分为7个区( interval), 43 个亚区(subinterval)。随后在1996
年Vogt等
[5]
将AZF定 位于Yq11.22—Yq11.23的第5、6间隔区（interval 5、6）,并将其
划分为AZFa、AZFb、AZFc三个区域。
1.1 AZF a基因
AZFa基因位于Yq近侧缺失区interval5内，长度为1---3Mb。AZF a包含的基因有
USP9Y、DBY、DEAD
、
TB4Y
、
DDX 3Y和UTY等，其中USP9Y和DBY是AZFa的最佳
候选基因
[6]
。这些基 因均与X染色体有同源性并在许多组织中表达，也是与男性遗传性
不育相关的基因。
最早发现的AZFa候选基因为Y染色体特异泛蛋白激酶9（ubiquitinspecific protease
9,Y USP9Y ）原称DFFRY（drosophila fat factors related Y）,是单拷贝基因，位于Yq11.12
和Xp11.4，其大小 为159kb，含有46个外显子。虽然USP9Y的组成不到AZFa的一半，
且USP9Y基因发生 微缺失的概率较低，但当USP9Y出现异常时将导致严重的生精障碍
及睾丸发育不良。
DBY（dead box Y）位于USP9Y下游约45kb处，大小约1.5kb，含有13个外 显子。
Foresta
[7]
等在对精子发生障碍患者进行睾丸活检时发现，DBY缺 失的患者既可表现为I
型唯支持细胞综合征，也可表现为严重的生精阻滞；而USP9Y基因与DBY基 因同时缺失
则仅表现为I型唯支持细胞综合征（sertoli cell-only syndrome I SCOS I），表明DBY基
因缺失与唯支持细胞综合征和严重少精子症密切相关。
AZFa的缺失较 为罕见，约占Y染色体微缺失的1%---5%。但AZFa缺失的患者最为
严重，大多表现为I型唯支 持细胞综合征，同时有睾丸体积的缩小，也可以表现为重度
少精
[8]
。
1.2 AZFb基因
AZFb基因位于Y染色体缺失区间interval5~~6近 侧端，大小约1~~3Mb。AZFb区包
含的基因有：RBM、 KDM5D、XKRY、 RPS4 Y2、elf-1和SMCY等,该区的最佳候选基因
是RBM家族
[9]
。RBM又 名YRRM，是1993年英国学者Ma等首次分离和克隆定位于Y
染色体长臂的DNA片段。该片段的 氨基酸序列与RNA结合家族中识别基序（RNA
recognition motif, RRM）具有明显的同源性，且位于Y染色体上，故将这一基因称为Y
染色体RNA识别基序。 散在分布于Y染色体两臂的RBM基因是一个多拷贝基因家族，大部分位于Y染色
体的5、6区，包 括了约50个基因，但部分为假基因。RBM家族可进一步分为
RBMY1----RBMY 6等六个亚族，但只有RBMY 1基因编码功能蛋白，具有转录功能。人类
RBMY 1仅在睾丸内有 特异性表达
[10]
，且只存在于精原细胞、初级精母细胞的细线期晚期
到粗线期早期 、精母细胞等几个阶段。RBMY 1编码蛋白质含有RNA的识别位点同时含
有以Ser--- Arg—Gly---Tyr氨基酸为单位的多次重复序列，由于RNA的翻译、启动因子
及其它一些R NA结合蛋白序列中均含有这个重复序列，这说明其在精子发生过程的初期
有重要的调节作用。
一般认为，AZFb基因的全部缺失的患者表现为生精阻滞，病理通常表现为精子发生
停留在精母细胞 或精子细胞阶段。AZF b基因部分缺失或伴有AZF a或AZF c的缺失时，
患者临床表现多样 化
[11]
，包括唯支持细胞综合征、无精子症或少精子症等。
1.3 AZFc基因
AZFc邻近异染色质区，长度大约为1.5Mb，可分为近端AZFc、中部AZFc 和远端
AZFc。目前已识别的AZFc基因有DAZ
、
PRY、TTY2、BPY2 和CDY等，最佳候选基因
是DAZ（deleted in azoospermia）基因。DAZ 为多拷贝基因，称为DAZ家族
[12]
。DAZ编
码的蛋白质具有典型的RNA结合 蛋白的特征——含有RNA结合位点并富含脯氨酸、谷
氨酸、络氨酸，且在生精细胞中特异性表达，这表 明其可能参与RNA的代谢。DAZ基因
只在睾丸中表达，表明DAZ基因只参与男性特有的生理过程， 这也支持了DAZ是影响精
子生成的重要基因的假设
[13]
。DAZ基因点突变的患 者睾丸组织学表现多样化，可有唯支
持细胞综合征的表型，也可有精原细胞减数分裂阻滞，因此可出现无 精子症或重度少精
子症的不同临床表现。
AZF区基因缺失以AZFc区微缺失较多见，约占 Y染色体微缺失的60%，且AZFc
缺失较AZFa
、
AZFb缺失更常见
[14]
，因此AZFc区可作为原发性无精子症和严重少精子症
患者的主要基因筛查区
[15]
。AZFc缺失患者临床表现具有多样性，可表现为无精子症或严
重少精子症，亦可 有精子计数正常但伴有形态异常或精子生成减少的不同表现，且这类
患者的睾丸活检表现为II型唯支持 细胞综合征。
2 AZF基因微缺失的检测方法及临床价值
2.1 AZF基因微缺失的检测方法
由于利用常规的染色体核型分析方法无法确认AZF基因的微缺失区域， 所以目前多
采用PCR技术检测序列标签位点（sequence tag site, STS）, 以检测光镜下分辨不出来
的Y染色体微缺失。不同的研究者进行Y染色体AZF微缺失分析时选用的ST S数目从5
个到118个不等，但目前国际上对使用多少个Y-特异性STS进行检测尚存分歧，没有统
一标准。本实验中利用Y染色体快速检测系统试剂盒对AZFa、AZFb、AZFc 3个区域进行缺失筛查来诊断是否存在Y染色体的微缺失，从AZFa区域选择SY82、SY84、SY86, AZFb区域选择SY124、SY127、SY133、SY134、SY143，从AZFc区域选择S Y239、SY242、
SY254、SY255等十五个位点进行多重PCR扩增。如果 AZF基因 的某一片段存在缺失
则在相应的电泳图谱上的一区带就会消失，一旦发现缺失，再单独扩增缺失位点加以 确
认
[16]
。将AZF分为AZFa、AZFb、AZFc 3个区域已被绝大多数 研究者接受，而最近又发
现了位于AZFb与AZFc之间的第四个区域——AZFd
[17 ]
,但其表型与基因型之间的相关性
有待进一步研究，所以在本实验中未对其进行研究。Van Landuyt
[18]
认为AZF缺失总是
发生在某些热点，故提出使用4对STS 缺失热点并加用SRY或ZFXY引物为阳性对照
行PCR就可基本满足以常规筛查为目的的临床需要的 筛查方法，在本实验中用SRY作
为内对照来避免假阳性的发生。
2.2 AZF基因检测的意义
1）通过对AZF基因微缺失的研究可确立Y染色体微缺失的基因型和临床表型 的相
关性，并用于指导临床实践。例如存在AZF基因一个或几个区域缺失的患者，几乎全部
表 现为无精子症，这类患者若要进行睾丸精子穿刺或经皮穿刺附睾抽吸取精子的机会几
乎为零，因此对这类 患者不必要进行这类手术，这样既减轻了患者的经济负担又避免了
医疗资源的浪费。
2）由于 AZFc缺失可能出现进行性精子数量减少的现象
[19]
，所以携带AZFc缺失的
少精子症或无精子症的男性如能通过卵胞浆内单精子注射技术（Intracytoplasmic sperm
inject ICSI）或试管受精技术（in-vitro fertilization IVF ）受孕，其男性后代在成年早期
也应考虑精液冷冻保存
[20]
，避免将来不必要的治 疗。虽然父亲可将AZF基因的缺失遗传
给儿子，但有可能遗传表型有所不同，因此尚不能完全预测其不 育的程度。
3）对实施卵胞浆内单精子注射治疗有重要的指导意义，可以提高ICSI的成功率与安全性。由于ICSI所需的精子没有经过自然选择的过程，因此有可能使AZF遗传缺陷人
为的传 给男性后代。有研究表明，经过ICSI传给男性后代的染色体缺失率为9.4%——
33%
[ 21]
。对行ICSI的患者应告知AZF缺陷可遗传给子孙，征求患者意见是否进行ICSI,
是否进行植入前遗传学诊断（pre in plantation genetic diagnosis ,PGD）选择性移植女性
胚胎，或对生殖细胞嵌合体的男性选择正常男性胚胎移植，进而阻断遗传途径 。
3结束语
通过多重PCR-凝胶电泳检测等技术检测Y染色体AZF基因的微缺失已逐渐 成为诊
断遗传性男性不育的重要技术手段。随着我国辅助生育技术规模的不断扩大，对生精障
碍 患者进行辅助生殖前遗传诊断可减小缺失基因传给下一代的可能性，有利于优生优育，
也为未来的基因治 疗提供理论依据；同时AZF基因检测也进一步明确了可进行辅助生殖
的不育男性的人群，为辅助生殖的 进一步发展提供依据。
参考文献：
[1]Poongothai J,Gopenath TS,Manonayaki cs of human male
ore Med [J].2009,50(4):336-47.
[2] Tiepolo L, Zuflfad iO. Localization of factors controlling Spermatogenesis in the
nonfluorescent portion of the human Y chromosome long arm[J].Hum Genet, 1976, 34(2):
1l9-24.
[3]Viswambharan N, Suganthi R, Simon AM, Manonayaki S. Male infertility:
polymerase chain reaction-based deletion mapping of genes on the human
ore Med[J].2007, 48(12):1140-2.
[4] Kleiman SE, Yogev L,Paz G,et prognosis value of the site and extent of Y
chromosome microdeletion on sperma togenesis
[J]
.Harefuth,2002,141:178-180.
[5] Vogt PH, Edelmann A, Kirsch S, et al. Human Y chromosome azoospermia
factors(AZF) mapped to different subregions in Yql1[J].Hum MolGenet, 1996, 5(7):
933-43.
[6] Kunej T, Zom B, Pterlin B.Y chromosome microdeletion in infertile men with
cryptorchidism[J]. Fertil Steril,2003,79(Suppl3):1559-1565.
[7] Foresta C, Moro E, Ferlin A. Prognostic value of Y deletion analysis The role of
current methods [J].Hum Reprod, 2001, 16（8）：1543-1547.
[8] 王田园 、肖晓素.Y染色体AZF基因微缺失和男性不育的相关性研究进展[J].中国优生
与遗传杂志，20 09，17(2):11-13.
[9] Fertin A, Moro E, Piossi A, et al. The human Y chromosomes azoospermia factor
b(AZFb) region: sequence ,structure, and deletion analysis in inferile men [J]. Med
Genet,2003,40(1):18-24.
[10] 阿周存.生精障碍相关基因研究进展[J].大理学院学报，2006,5（4）：47-50.
[11] Choi JM, Chung P , Vecck L, et al .AZF microdeletions of the Y chromosome and in
vitro fertiltzation outcome[J]. Fertil Steril ,2004, 81(2): 337-341.
[12] , S. Tekes, . Cytogenetic and Ychromosome microdeletion screening
studies in infertile males with Oligozoospermia and Azoospermia in Southeast Turkey.J
Assist Reprod Genet.2008,25(11-12):559-565.
[13] 宋国英,陈辉,李晓雯，等.特发性无精症患者Y染色体AZF基因微缺失检测[J]. 郑州
大学学报(医学版), 2005, 40(6): 1147-1149.
[14]
谭 超,钟 影,李建平,等.成都地区原发男性不育患者AZF基因微缺失研究
[J].四川医学, 2004, 25(11): 1 173-1 174.
[15] Sun C, Skaletsky H , Rozen S, et al. Deletion of asoospermia factor a(AZFa)region of
human Y chromosome caused by recombination between HERV15 proviruses [J].Hum
MolGenet , 2000, 9(15): 2291.
[16] Chiang H S ,Wei H J, Chen YT, et al. Genetic screening for patients with azoospermia
and severe oligoasthenospermia [ J]. Int J Andro , l 2000, 23(suppl1): 20-25.
[17] Poongothai J,Sakthivel,Manonayaki Swaminathan.Y chromosome microdeletion in
sperm DNA of infertile patients from Tamil Nadu, south India[J]. Indian J
Urol.2008,24(4):480-485.
[18] Van Landuyt L, Lissens W , Stoufs K , et al. Validation of a simple Yq deletion
screening programe in all ICSI candidate population [J].Mol Hum Reprod, 2000, 6:
291-297.
[19] Vogt PH. Genomic heterogeneity and instability of the AZF locus on the human Y
chromosome [J] . Mol Cell Endocrinol,2004, 224(1-2):1-9.
[20] 胡兰萍,刘能辉,潘乾,等.原发性无精、少弱精症患者Y染色体AZF微缺失检测[ J].中南
大学学报:医学版,2007, 32 (2): 241-245.
[21] Kent-First MG, Kol S , Muallem A, et al. The incidence and possible relevance of
Y-linked microdeletions in babies born after intracytoplasmic sperm injection and their
infertile fathers[J].Mol Hum Reprod, 1996, 2(12): 943-950.