Y 染色体异常对男性生育的影响 Influence of Y chromosome abnormality on male fertility 作者姓名 : 王瑞雪专业名称 : 人兽共患疫病学指导教师 : 常雅萍教授学位类别 : 医学博士论文答辩日期 : 年月日授予学位日期 : 年月

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确尚
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1 分类号 : R 单位代码 : 研究生学号 : 密级 : 公开吉林大学博士学位论文 Y 染色体异常对男性生育的影响 Influence of Y chromosome abnormality on male fertility 作者姓名 : 王瑞雪专业 : 人兽共患疫病学研究方向 : 感染免疫与肿瘤分子免疫指导教师 : 常雅萍教授培养单位 : 吉林大学白求恩医学院 2011 年 3 月

2 Y 染色体异常对男性生育的影响 Influence of Y chromosome abnormality on male fertility 作者姓名 : 王瑞雪专业名称 : 人兽共患疫病学指导教师 : 常雅萍教授学位类别 : 医学博士论文答辩日期 : 年月日授予学位日期 : 年月日答辩委员会主席 : 论文评阅人 :

3 未经本论文作者的书面授权, 依法收存和保管本论文书面版本电子版本的任何单位和个人, 均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制修改发行出租改编等有碍作者著作权的商业性使用 ( 但纯学术性使用不在此限 ) 否则, 应承担侵权的法律责任吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明 : 所呈交学位论文, 是本人在指导教师的指导下, 独立进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外, 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体, 均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名 : 日期 : 年月日 III

4 中国优秀博硕士学位论文全文数据库投稿声明研究生院 : 本人同意中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程的内容, 愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊 ( 光盘版 ) 电子杂志社的中国优秀博硕士学位论文全文数据库投稿, 希望中国优秀博硕士学位论文全文数据库给予出版, 并同意在中国博硕士学位论文评价数据库和 CNKI 系列数据库中使用, 同意按章程规定享受相关权益论文级别 : 硕士博士学科专业 : 人兽共患疫病学论文题目 :Y 染色体异常对男性生育的影响作者签名 : 指导教师签名 : 年月日作者联系地址 ( 邮编 ): 作者联系电话 :

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7 内容提要本研究分析各种异常 Y 染色体核型及结构上的多态性在特定人群中的发生率, 探讨这些异常核型及结构上的多态性所导致的临床效应亦分析 Y 染色体微缺失以及各种缺失类型在不育男性中的发生率, 并研究不同缺失区域及类型与男性不育各种表型的关系, 为男性不育症及复发性流产的病因诊断治疗及治疗结局的预测提供参考依据本研究通过分析 Y 染色体不同微缺失区域及缺失位点类型与男性内分泌水平睾丸体积及睾丸细胞学结果的关系, 以阐明不同缺失区域与位点在精子发生调控中的作用, 为精子发生调控机制的研究提供候选基因通过对 6 例携带有异常 Y 染色体亲代的男性后代进行研究, 以阐明 Y 染色体的垂直传递效应, 为遗传咨询及辅助生殖技术治疗提供依据 I

9 中文摘要 Y 染色体异常对男性生育的影响研究背景 Y 染色体由长臂和短臂组成 Y 染色体为男性所特有, 长约 60 Mb, 由个核苷酸组成 Y 染色体上定位有睾丸决定因子及系列与精子发生相关的基因 Y 染色体数目或结构异常可导致男性不育, 并增加流产胎儿畸形的风险 Y 染色体微缺失是 Y 染色体的雄性专一基因控制区上最常见的结构异常尽管近十年对 Y 染色体进行了大量的研究, 由于每个个体的缺失通常都是合并多重基因缺失, 因此仍然不能准确地定位控制精子发生的基因这也使我们无法确定产生的表型是归结于某一区域基因缺失所致还是仅与精子发生有关的某一主要基因的断裂 Y 染色体的多态性特点使得已知缺失类型在细节上是多变的, 这也妨碍了对那些携带某一特殊缺失类型的患者进行清晰的分类此外, 睾丸精子提取技术及卵胞浆内单精子显微注射技术的应用, 使得那些由于 Y 染色体异常而导致无精子症或严重少精子症男性有了生育的可能但是这些辅助生殖技术的应用绕过了自然受精过程中对精子的自然选择过程, 也使得人们担忧这项技术的实施可能导致将遗传疾病传递给子代 Y 染色体的多态性使得这种遗传效应更为复杂这些结构上的遗传异常可形成各种基因型, 而这些基因型又会导致各种不同的不可预知的表型的出现目前尚无有力证据表明 Y 染色体多态性在不育中的角色和对生育结局的影响研究目的 1. 研究 Y 染色体核型异常及多态性对男性生育的影响 2. 研究 Y 染色体微缺失在男性不育人群中的发生率及对表型的影响, 探讨不同缺失区域与位点在精子发生调控中的作用 I

10 3. 研究 Y 染色体异常对子代的遗传效应研究方法研究人群来自 2008 年 9 月 ~2010 年 12 月来吉林大学各临床医院因男性不育复发性流产或生育畸胎而就诊的患者 2598 例, 年龄 23~40 岁另有正常生育男性 28 人作为对照采用多重 PCR 方法检测 Y 染色体微缺失,G 显带技术分析外周血染色体核型研究结果例遗传咨询患者进行染色体核型分析,Y 染色体核型异常及多态性共 74 例 (3.15%) 其中 Y 染色体核型异常 16 例 (0.68%);Y 染色体多态性 57 例 (2.43%) 小 Y 染色体 31 例 (1.32%), 占 Y 染色体多态性的 54.39% 大 Y 染色体 18 例 (0.77%), 占 Y 染色体多态性的 31.58% 46,XY (Yp+)8 例 (0.34%) Y 染色体与常染色体易位 2 例, 核型为 45,X,der (Y;13)(q10;q10) 和 45,X,der (Y;15)(p?;q11), 均为无精子症患者嵌合型 45X/46,XY 6 例, 其中 3 例伴有 Y 染色体异常 47,XYY 7 例 (0.30%), 其中 1 例为 47,XY,+del (Yq12) 例男性不育患者进行 Y 染色体微缺失筛查, 有 104 人存在 AZF 缺失, 占 11.27% 其中无精子症 56 人, 占缺失的 53.85%, 占无精子症的 14.93%; 隐匿型无精子症 23 例, 占 22.16%, 占隐匿型无精子症的 16.67%; 轻中度少精子症 1 人, 占缺失的 0.96%, 占轻中度少精子症的 3.13%; 严重少精子症 24 人, 占缺失的 23.08%, 占严重少精子症的 16.78% 3. 在所检测到的微缺失中,AZFc+d 缺失出现率最高 (60.58%), 其次为单纯 AZFc 缺失 (18.27%) AZFb+c+d(10.58%) 单纯 AZFb 缺失 (5.77%) AZFa+c+d (1.92%) 单纯 AZFa 缺失 (0.96%) 和单纯 AZFd 缺失 (0.96%) 总体而言,AZFc 区缺失率最高, 占 90.38%;AZFd 区缺失次之, 占 73.08%; 随后为 AZFb 区 (15.38%) 及 AZFa 区 (2.88%) II

11 4. 本研究中共检测 9 个 STS 位点, 在缺失人群中, sy254 sy255 缺失率最高, 占 92.31%; 其次为 sy152(74.07%) sy157(43.27%) sy127(15.38%) sy143(5.77%) sy134(3.85%) sy86(2.88%) 未见 sy84 位点缺失病例 5. 本研究中, 无精子症患者 375 例,56 例 (14.93%) 存在 Y 染色体微缺失, 其中 AZFa 区缺失 1 例 (0.27%);AZFb 区缺失 4 例 (1.07%) AZFc 区缺失 11 例 (2.93%) AZFb+c+d 缺失 6 例 (1.60%) AZFc+d 缺失 33 例 (8.80%) 隐匿型无精子症患者 138 例,23 例 (16.67%) 存在 Y 染色体微缺失, 其中 AZFb 缺失 1 例 (0.72%) AZFc 缺失 5 例 (3.62%) AZFb+c 缺失 1 例 (0.72%) AZFb+c+d 缺失 5 例 (3.62%) AZFc+d 缺失 10 例 (7.25%) 严重少精子症患者 143 例,24 例 (16.78%) 存在 Y 染色体微缺失, 其中 AZFb 区缺失 1 例 (0.70%) AZFc 缺失 3 例 (2.10%) AZFd 缺失 1 例 (0.70%) AZFc+d 缺失 19 例 (13.29%) 轻中度少精子症患者 32 例,1 例 (3.13%) 存在 Y 染色体微缺失, 缺失区域为 AZFc+d 6. 本研究中 AZFa 缺失 ( 缺失位点为 sy86) AZFd 缺失及 AZFb+c 缺失 ( 缺失类型为 sy ) 各 1 例 AZFb 缺失及 AZFb+c+d 缺失均有 4 种缺失类型 AZFc 缺失 AZFa+c+d 缺失及 AZFc+d 缺失均有 2 种缺失类型名染色体核型正常的不育患者进行 Y 染色体微缺失和生殖激素检测, 其中 AZF 缺失组 67 例,AZF 存在组 234 例 AZF 缺失组患者 LH FSH 水平均显著高于 AZF 存在组 (P<0.05); 而两组间 T 水平比较差异无显著性 (P 0.05) 与 AZF 存在组比较,AZFc+d 缺失组 LH FSH 水平均显著增高 (P< 0.05), 而 T 水平未见显著差异 (P 0.05) 名染色体核型正常的不育患者进行 Y 染色体微缺失和血清 INHB 检测, 其中 AZF 缺失组 35 例,AZF 存在组 159 例 AZF 缺失组血清 INHB 水平与 AZF 存在组比较差异无显著性 (P 0.05) III

12 例染色体核型正常的不育患者进行 Y 染色体微缺失检测和睾丸体积测定, 其中 AZF 缺失组 63 例,AZF 存在组 160 例 AZF 缺失组患者睾丸体积显著低于 AZF 存在组 (P<0.05) AZFc 缺失组睾丸体积与 AZF 存在组及 AZFc+d 缺失组比较差异均无显著性 (P 0.05) 与 AZF 存在组比较,AZFc+d 缺失组睾丸体积显著降低 (P<0.05) 10. 对 8 例 Y 染色体微缺失患者行睾丸细针穿刺抽出液细胞学分析, 结果均未见精子其中患者 019 为 SCOS,AZF 缺失位点是 sy157 sy254 及 sy255 生精阻滞出现在初级精母细胞阶段 4 人, 分别为患者及 094, 缺失位点分别为 sy157 sy152 sy254 sy255;sy152 sy254 sy255;sy127; sy152 sy254 sy255 生精阻滞出现在精子细胞阶段 3 人, 分别为患者及 111, 缺失位点分别为 sy254 sy255;sy157 sy254 sy255;sy127 sy134 sy 例男性不育患者行 Y 染色体微缺失检测及外周血染色体核型分析结果显示, 染色体正常 354 例, 染色体异常 38 例, 染色体异常率为 9.69% Y 染色体微缺失组 82 例, 其中染色体正常 73 例, 占 89.02%; 染色体异常 9 例, 占 10.98% 未缺失组 310 例, 其中染色体正常 281 例, 占 90.65%, 染色体异常 29 例, 占 9.35% 缺失组与未缺失组间染色体异常率无显著差异(P 0.05) 9 例 Y 染色体微缺失合并核型异常者中, 无精子症 8 例, 轻中度少精子症 1 例未见隐匿型无精子症及严重少精子症者 Y 染色体未缺失而染色体核型异常者 29 例, 包括无精子症 19 例 (65.52%) 隐匿型无精子症 5 例 (17.24%) 严重少精子症 5 例 (17.24%), 未见轻中度少精子症者与 Y 染色体未缺失而染色体异常者相比,Y 染色体微缺失并染色体异常者中无精子症发生率显著增高 (P<0.05) 12. 本研究中发现 6 个家庭亲代和子代有相同的 Y 染色体核型多态现象, IV

13 其中 46,XY (Yqh-)3 例, 子代分别表现为严重少精子症或阴茎发育小嗅觉减退 ;46,XY (Yqh+)2 例, 子代分别表现为无精子症和生育畸形男胎 ; 46,XY (Yp+),1 例子代表现精液等正常有 4 个家庭的子代进行了 Y 染色体微缺失检测, 结果均未见异常研究结论 1. Y 染色体核型异常和多态性是导致男性不育复发性流产及胎儿发育异常的重要原因因此对这类患者进行细胞遗传学检查是十分必要的 2. Y 染色体微缺失的类型中,AZFc+d 缺失发生率最高而且该类缺失导致的男性不育表型广泛, 从无精子症到轻中度少精子症 3. Y 染色体微缺失可导致血清 LH 和 FSH 增高及睾丸体积变小, 进而导致精子发生停滞 4. AZFd 区可能对精子发生起着关键的调控作用, 该区的缺失可诱发或加重生精阻滞 5. Y 染色体长臂常染色质区的微小缺失是导致小 Y 染色体形成的一个重要原因 6. Y 染色体的异常可传递给子代, 且导致子代的表型较亲代更为严重, 提示 Y 染色体在垂直传递过程中可能发生新的突变关键词 : Y 染色体 ; 微缺失 ; 男性不育 ; 核型异常 V

14 Abstract Influence of Y chromosome abnormality on male fertility Background The Y chromosome consists of a short (Yp) and a long (Yq) arm. The Y chromosome is male specific, 60 megabases in size, consisting of 60 million nucleotides. The abnormality of Y chromosome in quantity and construction maybe results in male infertility, and increase the risk of abortion. Y chromosome microdeletions are the most frequently observed structural abnormalities in the male-specific region of the Y chromosome. Notwithstanding the large body of information gained on the Y chromosome during the last decade, it is still not possible to attribute spermatogenic function to definite genes, because each of the deletions usually removes multiple genes. Consequently, it is not clear whether the resulted phenotype is caused by the loss of all genes in a region or by disruption of a major gene whose expression alone is responsible for spermatogenesis. Furthermore, the known patterns of deletions are variable in details and preclude clear classification of men with a specific type of deletion. In addition, modern artificial reproduction techniques like testicular sperm extraction and intracytoplasmic sperm injection can halp couples, such as azoospermia and oligozoospermia, to overcome infertility. Since the use of these artificial reproductive technologyies can bypass the natural selection of intact spermatozoa, there have been consistent concerns about the possibility of transmitting genetic disorders to the offspring. The scenario is further VI

15 complicated by the presence of a Y chromosome microdeletion. These structural genetic abnormalities form various genotypes that result in diverse unpredictable phenotypes, warranting further elucidation of their role in infertility and their influence of the assisted reproductive technologies outcomes. Objective 1. To evaluate the influence of Y chromosome abnormatility and polymorphism in karyotypic analysis on male fertility. 2. To investigate the frequencies of Y chromosome microdeletion in infertile men and the possible association of Y chromosome microdeletion with particular infertile phenotypes. Also, to study the function of different region and STS in AZF on the spermatogenesis. 3. To study the genetic risk for the next generation whose father with abnormal Y chromosome. Methods The study population came from 2598 male patients attending genetic consultancy in the Cell Biology Department, Norman Bethune College of Jilin University during These male patients were suffering from infertility or miscarriage. Also, 28 fertile men were used as controls. Multiplex polymerase chain reaction (PCR) amplification using nine specific sequencetagged sites (STS) were used to detect Y chromosome microdeletions. Karyotype analyses were performed on peripheral blood lymphocytes with standard G-banding. Results VII

16 1. Karyotype analysis was performed in 2348 male patients. Of 378 patients with abnormal karyotype, 74 patients had abnormal Y chromosome or Y chromosome polymorphic accounting for 3.15% and including 16 patients ( 0.68%) with abnormal karyotype and 57 patients ( 2.34%)with Ychromosome polymorphic. Of 31 patients had short Y chromosome accounting for 54.39% in patients with Y chromosome polymorphic and of 18 patients had long Y chromosome accounting for 31.58% in patients with Y chromosome polymorphic. One of the translocations was 45,X,der (Y;13)(q10;q10) and the other was 45,X,der (Y;15)(p?;q11). They are both azoospermia. Of 6 patients had mosaic karyotype: 45X/46,XY, including 3 patients with abnormal Y chromosome. Of 7 patients had 47,XYY, including one patients with 47,XY,+del (Yq12). 2. Of 700 infertile cases, Y chromosome microdeletion were detected in 104 infertile male patients with a frequency of 11.27%, including 56 patients (53.85%)with azoospermia, 23 patients(22.16%) with cryozoospermia, 1 patients(0.96%) with oligozoospermia and 24 patients (23.08%)with severe oligozoospermia. 3. The most frequent microdeletion were in AZFc+d(60.58%), followed by AZFc(18.27%) AZFb+c+d(10.58%) AZFb (5.77%) AZFa+c+d (1.92%) AZFa(0.96%)and AZFd(0.96%). 4. Among the patients, deletion in sy254 and sy255 (92.31%)was the most common in nine STS detected in our study, followed by sy152(74.07%), sy157(43.27%), sy127(15.38%), sy143(5.77%%), sy134(3.85%) and sy86(2.88%). The deletion in sy84 was not found. VIII

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穨ecr2_c.PDF i ii iii iv v vi vii viii 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 26 27 2 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 3 4 41 42 43 5 44 45 46 6 47 48 49 50 51 52 1 53 2 54 55 3 56

Y 染色体异常对男性生育的影响 Influence of Y chromosome abnormality on male fertility 作者姓名 : 王瑞雪 专业名称 : 人兽共患疫病学 指导教师 : 常雅萍教授 学位类别 : 医学博士 论文答辩日期 : 年 月 日 授予学位日期 : 年 月

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