韓小克 楊惠祥 李維釧 楊志偉 苑 輝 趙曉丹 李 慧 戴芳芳 鄭 波
邢臺(tái)不孕不育??漆t(yī)院(河北邢臺(tái) 054000)
根據(jù)《世界衛(wèi)生組織男性不育標(biāo)準(zhǔn)化檢查與診療手冊(cè)》的病因分類,男性不育可分為17 種病因,其中由遺傳異常引起的染色體異常較已育男性高8~10 倍[1]。染色體結(jié)構(gòu)異常的生殖細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂會(huì)導(dǎo)致精子生成障礙、精子遺傳物質(zhì)異常,從而影響妊娠結(jié)局。在選擇生育策略時(shí)面臨如下幾種倫理困境:嘗試自然懷孕,自然流產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)高;接受產(chǎn)前診斷可能面臨終止妊娠的決定;接受胚胎植入前遺傳學(xué)檢測(cè)(PGT),其標(biāo)本取樣和診斷技術(shù)仍然存在某些局限性和缺陷,費(fèi)用相對(duì)昂貴[2]。不同類型染色體結(jié)構(gòu)異常的生殖細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí),形成正常精子的比例不同,研究染色體異常的攜帶者在減數(shù)分裂中形成的配子類型,尤其是正?;蚱胶庑途铀急壤?,可為遺傳咨詢、生育指導(dǎo)提供信息。
選擇2019 年1 月至2021 年6 月期間就診于邢臺(tái)不孕不育??漆t(yī)院并經(jīng)外周血染色體核型分析確診的7 例染色體結(jié)構(gòu)異常的男性患者,詳見表1。對(duì)照組選擇同期就診于本院染色體正常的不育男性(對(duì)照組1)和染色體正常的生育男性(對(duì)照組2)。所有患者均知情同意并經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會(huì)討論通過。
表1 7 例染色體異?;颊卟±Y料
(一)精液分析
禁欲2-7 天,手淫法獲取新鮮精液于潔凈容器內(nèi),放置于37。C 水浴恒溫箱內(nèi)液化。精液液化后取10 μL涂片,以偉力精子檢測(cè)系統(tǒng)行精液分析,所有操作嚴(yán)格參照世界衛(wèi)生組織《人類精液檢查與處理實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)》第5 版標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,分別記錄精子濃度、前向運(yùn)動(dòng)精子。
(二)染色體核型分析
采集外周血淋巴細(xì)胞培養(yǎng)72 小時(shí)后,采用G 顯帶技術(shù)進(jìn)行染色體制備,GLS-120 全自動(dòng)分析儀掃片后,計(jì)數(shù)20 組,分析5 個(gè)核型。按人類細(xì)胞學(xué)國際命名體制(ISCN2016)進(jìn)行染色體核型分析和命名。
(三)染色體探針
美國Vysis 公司生產(chǎn)的染色體特定位點(diǎn)DNA 序列特異性的熒光素標(biāo)記探針。包括:1-22 號(hào)、X、Y 染色體著絲粒探針(CEP),1-22 號(hào)染色體長臂亞端粒探針(Tel q),1-12 號(hào)染色體短臂亞端粒探針(Tel p),基因特異性探針LSI13q14。
(四)檢測(cè)方法熒光原位雜交技術(shù)(FISH)
制片:精液樣本液化后,取1-2 mL 移入離心管中與7 mL 1×PBS 溶液混勻洗滌,1500 轉(zhuǎn)/ 分鐘離心10 分鐘,棄上清,加適量1×PBS(約0.2-1 mL)重懸沉淀,制備精子懸液。取100 uL 精子懸液均勻分散在載波片上,室溫風(fēng)干后在卡洛氏固定液(甲醇:冰醋酸=3:1)浸泡10分鐘,取出玻片風(fēng)干后放入0.05M 流蘇二糖醇(DTT)溶液中,處理10 分鐘后取出,依次放入75%酒精、90%酒精、100%酒精梯度脫水各2 分鐘,60℃烤片1 小時(shí),用0.1μg/uL RNA 酶溶液于37℃處理玻片標(biāo)本區(qū)30 分鐘,酒精梯度脫水風(fēng)干后將載玻片放入75℃水浴預(yù)熱的變性液中變性5 分鐘,75%、90%、100%酒精梯度脫水各2 分鐘,室溫風(fēng)干玻片。
雜交:按照說明書配制探針組合液,取5 uL 探針液于75℃水浴變性5 分鐘,將5 uL 已變性探針滴加到載玻片標(biāo)本區(qū)并用蠟?zāi)し馄?,載玻片放入濕盒中于37℃恒溫箱中雜交16 小時(shí),雜交完成后用高鹽緩沖液洗脫去除背景和多余的探針液,75%、90%、100%酒精梯度脫水各2 分鐘,室溫風(fēng)干玻片,滴加10 uL DAPI復(fù)染液(0.5mg/mL)在標(biāo)本區(qū)并蓋上蓋玻片于暗處放置10 分鐘,通過FISH2.1 軟件用熒光顯微鏡在40 倍物鏡下拍照,每種探針根據(jù)染料顏色使用對(duì)應(yīng)的慮色塊通道拍照,最后保存不同顏色組合探針熒光信號(hào)的疊加圖。
分析:在FISH 軟件中分析計(jì)數(shù)每個(gè)精子核中每種探針的熒光信號(hào)數(shù)。同一個(gè)精子核中每個(gè)探針信號(hào)均1個(gè)時(shí),判斷為正常信號(hào)即染色體正常和(或)平衡型精子,否則為異常信號(hào)。對(duì)正常/ 平衡型精子、不平衡精子計(jì)數(shù),計(jì)算正常/ 平衡型精子所占比例。
兩輪雜交操作中,進(jìn)行第二輪雜交前充分曝光淬滅第一輪的雜交信號(hào),且第二輪雜交信號(hào)計(jì)數(shù)分析是通過相同的坐標(biāo)尋找到與第一輪相同區(qū)域的視野拍照保存圖片,并與第一輪保存的圖片對(duì)比分析進(jìn)行熒光信號(hào)計(jì)數(shù),避免第一輪雜交信號(hào)對(duì)第二輪雜交信號(hào)分析計(jì)數(shù)的影響。
(五)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
數(shù)據(jù)采用SPSS17.0 軟件進(jìn)行處理,數(shù)據(jù)采用率(%)表示,組間數(shù)據(jù)比較通過χ2檢驗(yàn), 以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
所有探針雜交率均在95%以上,熒光顯微鏡下精子FISH 結(jié)果,詳見圖1,圖2,圖3,圖4。病例1、病例2、病例3、病例4、病例5 正常和(或)平衡型精子率分別為27.98%(61/218)、28.94%(101/349)、40.26%(213/529)、25.71%(54/210)、34.10%(148/434);復(fù)雜結(jié)構(gòu)異常的病例6 正常和(或)平衡型精子率為10.95%(23/210);羅伯遜易位病例7 正常和(或)平衡型精子率為85.77%(1 079/1 258)。染色體正常的不育男性組(對(duì)照組1)正常和(或)平衡型精子率為99.86%(13 232/13 250),染色體正常的生育男性組(對(duì)照組2)正常和(或)平衡型精子率為99.74%(12 346/12 378)。病例1 至病例7 與對(duì)照組比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),詳見表2。
表2 精子染色體FISH 結(jié)果
圖1 病例1 46,XY,t(1;3)(p32;p13) 精子FISH 結(jié)果
圖2 病例3 46,XY,t(2;14)(q33;q13)精子FISH 結(jié)果
圖3 病例6 46,XY,inv(4)(p14q33),t(6;14)(p21;q24) 精子FISH 結(jié)果
圖4 病例7 45,XY,der(13;14)(q10;q10) 精子FISH 結(jié)果
I 表示第一輪探針FISH 檢測(cè),應(yīng)用1 號(hào)染色體短臂亞端粒探針(Tel 1p,綠色信號(hào))和1 號(hào)染色體長臂亞端粒探針(Tel 1q,紅色信號(hào))組合檢測(cè);II 表示第二輪探針FISH 檢測(cè),應(yīng)用3 號(hào)染色體短臂亞端粒探針(Tel 3p,綠色信號(hào))進(jìn)行檢測(cè)。同一個(gè)精子核中每個(gè)探針信號(hào)均1個(gè)時(shí),判斷為正常信號(hào),否則為異常信號(hào)。
染色體異常包括染色體數(shù)量異常和結(jié)構(gòu)異常,染色體數(shù)目異常如21- 三體綜合征(47,XY,+21)、克氏綜合征(47,XXY)、超雄綜合征(47,XYY)等。染色體結(jié)構(gòu)異常是染色體發(fā)生斷裂后重新連接的結(jié)果[3],根據(jù)斷裂的部位、數(shù)目、受累染色體以及重連方式的不同,可分為易位(相互易位、羅氏易位)、倒位、Y 染色體微缺失和端粒長度異常等。
染色體平衡易位是最常見的一種染色體結(jié)構(gòu)異常,主要有相互易位、羅伯遜易位、復(fù)雜易位等;其中相互易位在群體中的發(fā)生率約為1/1 000-1/500,不育人群中的發(fā)生率為0.6%,無精子或少精子癥男性的染色體平衡易位的發(fā)生率為1.4%,在反復(fù)自然流產(chǎn)的人群中高達(dá)6.2%[4-5]。相互易位攜帶者自身可無表型,但在減數(shù)分裂中易位染色體及其同源染色體互相配對(duì)發(fā)生遺傳物質(zhì)的交換,最后分離進(jìn)入子細(xì)胞[6],其分離方式包括2:2 對(duì)位分離、2:2 鄰近-1 分離、2:2 鄰近-2 分離、3:1 分離和4:0 分離等5 種,理論上可形成18 種類型的配子,其中1 種正常,1 種為平衡型易位,其余16 種均具有某一條染色體的重復(fù)或缺失。羅氏易位攜帶者在進(jìn)行重組分離時(shí)可形成6 種類型的配子,其中1 種正常,1 種為平衡易位,其他4 種均為重復(fù)或缺失的不平衡配子[7]。這些是導(dǎo)致胚胎發(fā)育延遲、自然流產(chǎn)、胚胎停止發(fā)育、新生兒死亡、胎兒畸形及智力低下等的主要原因[8-10]。本研究通過熒光信號(hào)將染色體平衡型精子與不平衡精子進(jìn)行區(qū)分,5 例相互易位病例平衡型精子率分別為27.98% (61/218)、28.94% (101/349)、40.26% (213/529)、25.71%(54/210)和34.10%(148/434),1 例復(fù)雜結(jié)構(gòu)異常病例平衡型精子率為10.95%(23/210),1 例羅氏易位病例平衡型精子率為85.77%(1 079/1 258),可見實(shí)際觀察到的染色體平衡型精子比例均明顯高于理論值,相關(guān)研究亦得出相似的結(jié)論[11]。Flynn 等[12]報(bào)道:在生育方面,經(jīng)歷多次流產(chǎn)的男性平衡易位攜帶者累積活產(chǎn)率可達(dá)64.3%。根據(jù)平衡易位(相互易位、羅伯遜易位)攜帶者配子分離規(guī)律形成的配子類型,推測(cè)其生育染色體正?;蚱胶庖孜缓蟠睦碚摳怕剩⒉荒艿玫脚R床數(shù)據(jù)的支持[11]。上述染色體異常的病例其正常和(或)平衡型精子所占比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于根據(jù)分離模式推測(cè)的理論概率,推測(cè)其可能機(jī)制為攜帶者產(chǎn)生的不平衡精子在減數(shù)分裂的過程中導(dǎo)致精母細(xì)胞凋亡,或異常的精子在精子發(fā)生過程中被清除,其具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。
染色體平衡易位攜帶者可選擇自然受孕或通過輔助生殖技術(shù)幫助其妊娠,在孕中期行產(chǎn)前診斷來獲取后代是完全可行的,但一定要讓患者充分了解不同生育方式的優(yōu)缺點(diǎn)以及需要承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)明確產(chǎn)前診斷的重要性,做到知情選擇。隨著細(xì)胞及分子遺傳學(xué)診斷技術(shù)的發(fā)展,目前平衡易位患者多建議通過胚胎植入前遺傳學(xué)檢測(cè)(PGT)技術(shù)在胚胎植入女方宮腔前排除異常的胚胎[13],但無論是胚胎植入前遺傳學(xué)檢測(cè)(PGT),還是產(chǎn)前診斷都只是在檢測(cè)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上提前,并不能實(shí)質(zhì)性的提高正常胚胎和胎兒的形成。染色體平衡易位的男性如可通過選擇精子的方式,在精卵結(jié)合之前即選擇染色體正常的精子,那么獲得更高概率的良好妊娠結(jié)局便成為可能,但如何選擇染色體正常的精子亟待解決。
綜上,通過熒光原位雜交技術(shù)(FISH)檢測(cè)染色體結(jié)構(gòu)異?;颊叩木尤旧w, 可為生育指導(dǎo)提供初步的客觀依據(jù)。限于樣本數(shù)較少,需進(jìn)一步擴(kuò)充樣本量、染色體異常類型,深化精子全染色體組的檢測(cè),在更廣的范圍為生育指導(dǎo)提供更充分的依據(jù)。