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少精症/无精症与Y染色体AZF缺失有关吗?

 

少精症/无精症与Y染色体AZF缺失有关吗?

既往在中国人群中的调查发现,无精子症和重度少精子症患者(精子浓度5×1000000/mL)的Y染色体微缺失发生率分别为11.75%和8.51%。

全球范围内的育龄夫妻中10%~15%患有不育,其中因男性原因导致不育的占比约为50%。致使男性不育的因素有很多,遗传因素占很大比重。

Y染色体微缺失是无精子症或严重少精子症的重要病因,是导致男性不育症的第二位遗传因素,其发生率仅次于克氏综合征,在非梗阻性无精子症、严重少精子症患者中的发生率分别为10%~15%、5%~10%。

Y染色体微缺失临床表型多样化,可导致从无精子症到精子计数正常但形态异常的可变表型。

Y染色体长臂上存在着与精子发生相关的基因,称为无精子症因子区域(azoospermiafactors,AZF)。1976年,Tiepolo等在6例无精子症患者中,首次发现Y染色体区域的缺失。第一次证实Y染色体长臂缺失与男性不育有关。

Y染色体的雄性特异性区域(malespecificregionoftheYchromosome,MSY)是男性独有的基因区域,该区域通过转录、基因沉默、泛素化等影响精子发生。MSY区域内包含大量高度同源的回文序列和发夹结构,这些结构间发生频繁的基因转换引起非等位同源性重组(non-allelichomologousrecombination,NAHR)。NAHR是防止Y染色体遗传衰减的机制之一,但也会因此导致该区域内较高的基因缺失率。

AZFa、AZFb、AZFc三个区域对应5种缺失模式:AZFa、AZFb、AZFc、AZFa+b+c、AZFbc,独立的AZFd区并不存在;AZFc区中gr/gr缺失是影响精子生成的一个危险因素。其中AZFc区域缺失的发生率最高,其次是AZFb,AZFa的微缺失检出率最低。Y染色体AZF微缺失,以AZFc区缺失最常见,占60%~70%。

不同AZF微缺失类型的表现并不相同。AZFa、AZFb和AZFc三个区域全部缺失的患者会100%表现为无精子症。

AZF分为AZFa、AZFb、AZFc三个相互独立的区域,任何一个区域的微缺失都会导致精子生成的障碍,引起少精子症或无精子,Y染色体AZF区域的微缺失是导致男性不育的重要遗传学因素。

研究显示,普通人群Y染色体微缺失的发生率为1/4000。

Y染色体微缺失通常见于无精子症或精子浓度少于2×10⁶/mL的患者。一般的临床参数,如激素水平、睾丸大小、精索静脉曲张、睾丸畸形、感染等对是否存在Y染色体微缺失没有任何预测价值,Y染色体微缺失必须通过分子检测来确定。

Y染色体AZF基因为非重复序列,检测结果为区段性,分为AZFa、b、c三个区。在AZFb、c区有5个回文结构区(p1~p5)。14个扩增子中,有7个(yel3、yel4、b5、b6、b1、t1、t2)位于AZFb区,AZFb全缺失描述为p5/p1(从p5到p1近段全缺失)或yel3/yell(从yel3到yel1近端全缺失)缺失长度为6.2Mb;AZFc区全缺失描述为b2/b4(b2到b4近端全缺失),缺失长度3.5Mb,其他类推。Y染色体AZF区微缺失常常导致精子发生异常,尤其是严重少精子症(精子浓度5×10⁶/mL)或无精子症,不育症就诊患者,发现无精子症或严重少精子症,建议常规进行Y染色体AZF区微缺失检测。

AZFa区域

AZFa位于Y染色体长臂近侧缺失区interval5内,AZFa的长度约为0.8Mb。AZFa区仅编码单拷贝基因,主要的两个基因是泛素特异性水解酶USP9Y和RNA解旋酶DBY基因。DBY基因扩展到15.5kb,由17个外显子组成,DBY及其产物在睾丸表达,与减数分裂前的生精细胞发育有关;USP9Y基因长度170kb,由46个外显子组成,在精子细胞形成中起作用,参与生精过程,该基因的缺失可导致无精子症或少精子症。

AZFa区域的基因主导精母细胞的增生,因此AZFa微缺失表现为睾丸曲细精管内生精细胞缺如。AZFa的缺失比较少见,整个AZFa区域的缺失通常表现为唯支持细胞综合症(sertolicellonlysyndrome,SCOS),其精曲小管缩小,生精细胞缺如或消失,睾丸体积缩小,为绝对的无精子症,因此AZFa区域缺失的患者不建议做单精子胞浆内注射手术。

AZFb区域

AZFb位于Y染色体长臂近侧缺失区interval5-6近侧段,AZFb区长度约为3.2kb。AZFb区域包含RBMY和热休克蛋白HSFY基因,与精子活力和生精细胞分化密切相关。

AZFb主要基因是核内调控因子RBMY(6份拷贝),编码睾丸特异性剪切因子,与生精细胞凋亡相关,参与精母细胞第一次减数分裂,该基因缺失或拷贝数变异导致生精阻滞发生,阻滞常常发生在初级精母细胞阶段;PRY基因也在AZFb区域,参与生精细胞凋亡的调控;RBMY和PRY基因全部缺失,可导致生精过程完全阻滞;AZFb部分缺失可导致少、弱精子症发生。

AZFb缺失的患者表现为生精阻滞,精子生成被阻滞在精母细胞阶段,所以睾丸内仍可见精母细胞和初级精母细胞,但没有精子的生成,AZFb区域缺失的患者也没有必要做单精子胞浆内注射手术。

AZFa、AZFb及其联合亚型AZFbc、AZFabc微缺失在临床上均为绝对无精,供精是该夫妇孕育子代的唯一途径。

AZFc区域

AZFc位于Y染色体长臂近侧缺失区interval6内,此区域缺失是临床上最常见的缺失,是引起生精障碍的一个重要原因。

Y染色体的AZFc区域富含扩增子和回文序列,特别容易通过非同源重组进行结构重排,如删除和复制,AZFc更容易出现缺失现象,研究显示AZFc缺失占所有AZF缺失类型的57%,为AZF缺失的主要类型。

AZFc缺失更为复杂,从染色体内部重组、部分缺失到完全缺失,AZFc区域全部缺失为b2/b4缺失,最常见的部分缺失为gr/gr缺失,其表现差异很大,多为少精子症。

AZFc区域含有多种生精过程调控基因,如DAZ基因(4份拷贝),编码RNA结合蛋白,调控mRNA的翻译,该基因包含结合目标mRNA的高度保守序列(RRM序列)和24个氨基酸的特征序列(DAZ重复序列),除了缺失、重复、倒置外,在基因家族成员中出现基因转换,DAZ基因缺失或拷贝数变异表现为精子发生正常、少精子症或无精子症。CDY基因(4份拷贝)是染色体结构域蛋白Y基因,属于一种组蛋白乙酰转移酶,CDY1的表达谱与预测成功的精子相关,高表达的CDY更有可能获得成熟的精子,CDY1可预测男性睾丸组织中精子存在的生物标志物,避免不必要的睾丸穿刺或显微取精手术。BPY2基因(3份拷贝)编码的蛋白质与泛素蛋白连接酶E3A相互作用,使其他蛋白在细胞内降解,该基因拷贝数变异影响生精过程,导致少精子症。

一般来说,AZFc区域缺失患者还存在精子生成能力,因此,AZFc缺失者可以通过辅助生育手段进行治疗,但是会将AZFc缺失遗传给男性后代。所以这类患者如果利用辅助生殖手段生育后代建议选择女性为后代。

有研究表明,AZFc区缺失的患者其精液质量随着年龄的增长逐渐变差。

既往研究报道显示,AZFc缺失的检出频率在不同地区存在较大差异(20.8%~73.0%),这可能与种族特异性、筛查技术和检测人群不同有关。

对丈夫携带AZFc区缺失类型的夫妻,研究其卵细胞浆内单精子显微注射技术(Intracytoplasmicsperminjection,ICSI)受孕情况,大部分研究表明Y染色体微缺失存在与否不影响受精率和受孕率,但也有个别报道指出微缺失会导致受精率下降,影响胚胎质量,降低囊胚率和ICSI成功率。

AZFc缺失的患者术前是否需要行睾丸穿刺活检,以及睾丸组织病理结果对显微取精成功率的预测作用,这些存在一定的争议性。一项纳入了19项研究的系统性综述选取了178例AZFc缺失患者的,结果显示支持细胞综合征占46%,睾丸病理成熟阻滞占38%,生精功能低下占16%。建议对AZFc导致的NOA患者可直接选择显微取精术,以提高术中找到精子的概率,以及获得足够数量和质量的精子用于ICSI助孕,同时也避免睾丸活检术对睾丸组织造成额外的损伤。

AZFc微缺失者临床表现多种多样,从精液正常到严重少精以及无精症都有发生。在无精症患者中50%以上的患者可以通过睪丸或附睪穿刺获得成熟精子。

Noordam等(2011)通过定量PCR方法检测人类男性Y染色体基因的实际复制情况,证明AZFc区基因通过一种剂量效应来维持正常的精子数量,进而保证男性的生殖能力。

Golin等(2026)系统性研究分析显示,AZFc缺失男性进行辅助生殖技术,累积受精率、临床妊娠率和活产率分别为59.8%、28.6%(67/584)和23.4%(167/584),显示Y染色体微缺失会影响辅助生殖的成功率。

周赤燕等(2026)对22对AZFc微缺失夫妇接受ICSI辅助生殖治疗,共16对AZFc-ICSI夫妇实现临床妊娠,成功率达72.73%。

Liu等(2013)对143例AZFc-ICSI夫妇进行了长达5年的随访,发现AZFc-ICSI夫妇的各项妊娠指标、新生儿指标与对照组均无统计学差异。

夏彦清等(2026)对126例AZFc-ICSI夫妇进行ICSI的情况研究,发现Y染色体AZFc区域b2/b3缺失和b2/b4缺失对严重少弱精子症患者ICSI胚胎发育及妊娠结局均无显著影响,gr/gr缺失对胚胎发育不利影响最大,但对妊娠结局无影响。

毛加明等(2026)研究显示,有195例AZFc缺失的男性不育患者接受显微取精术,其中14例为隐匿性精子症,术中均成功发现精子,精子获得率为100%(14/14);181例为非梗阻性无精子症(non-obstructiveaoospermia,NOA),122例成功发现精子,精子获得率为67.4%(122/181),余59例NOA患者在显微取精术中未发现精子,占32.6%(59/181)。纳入研究的99例患者共进行了118人次显微取精术和120个ICSI周期助孕,最终有38例患者成功活产,累积活产率38.4%(38/99)。

王喜良等(2026)研究结果显示,AZFc患者精液中精子助孕治疗获得的胚胎,经PGT-A检测可以较明显的提高怀孕率和活产率。PGT-A组临床妊娠率[85.7%(18/21)]、抱婴夫妻占比[48.4%(15/31)]及单胚活产率[71.4%(15/21)]均高于形态学组[48.3%(14/29)、40.0%(10/25)、18.5%(10/54)],如下表。

从遗传学角度分析,尽管AZFc微缺失男性后代的再发风险率为100%,但这类男性并非辅助生殖技术的禁用人群,因为AZFc微缺失不会导致死亡或严重的畸形,患者虽存在生精障碍,但其智力水平、身体发育和夫妻生活等均与常人无异。

gr/gr缺失

研究证实gr/gr缺失属于AZFc部分缺失,是影响精子生成的一个重要因素,但是否需要将其作为常规检查指标尚存争议。尽管gr/gr缺失可导致AZFc区一半以上基因丢失,但其临床意义仍不明确,因为该缺失患者精子生成表型变化多样,从少精到精子数目正常都存在。

gr/gr缺失表型在不同人种和地域间存在差异,已有研究证实在欧洲白种人(除了法国人和德国人)和西太平洋居民中,gr/gr缺失是男性生精障碍的高危因素。但在部分亚洲国家如日本和中国,gr/gr缺失在健康人群中的概率和在不育患者的概率无显著差别。

缺失与表型的关系及发生的频率在不同种族中存在差异;针对gr/gr缺失亚型进行深入分析的多中心研究中,仍无法确定特定缺失亚型是否存在病理效应

gr/gr缺失携带者精子数量即使在正常范围内,与Y染色体完整的人群相比,精子数量仍明显减少。多项meta分析发现该缺失存在时,精子数量减少或不育的风险增加。

虽然有报道gr/gr缺失可以在子代中演变为AZFc区的全长缺失,但目前数据太少尚无定论。

李铮等(2006)研究发现Y染色体gr/gr缺失既存在于严重不育男性,也存在于生精功能正常的捐精者中,缺失可能遗传自父亲,并未影响精子的发生,不能认为是精子发生的遗传风险因子。因此在中国,gr/gr缺失不建议作为Y染色体微缺失常规检测的缺失模式。

AZFd缺失

Müslümanolu等(2005)指出AZFd缺失可能与精子形成有关,但仍缺乏有力的临床证据。

陈科等(2013)在精子正常和轻度少子症患者中都发现了假定的AZFd区缺失。然而,至今为止AZFd区域尚未发现与精子生成相关的候选基因,其缺失所对应的临床表型还需进一步确认。

AZF缺失发生率

刘贵中等(2026)根据AZFa、b、c缺失结果,总结Y染色体AZF区微缺失检测报告可见以下12种类型:

AZFa区缺失:无精子症,病理表现唯支持细胞综合征(SCOS);AZFa区部分缺失:无精子症或睪丸局灶生精;

AZFb区缺失:无精子症,病理表现生精阻滞,主要阻滞在精母细胞阶段;AZFb部分缺失:无精子症或睪丸局灶生精;

AZFc区缺失:正常精子、少精子症或无精子症;AZFc区部分缺失:正常精子、少精子症、无精子症;

AZFb+c区缺失:无精子症,病理表现生精阻滞;AZFb+c区部分缺失:无精子症,病理表现生精阻滞或睾丸局灶生精;

AZFa+c区缺失:无精子症,病理表现SCOS;AZFa+c区部分缺失:无精子症,病理表现SCOS或睾丸局灶生精可能;

AZFa+b+c区全缺失:无精子症,病理表现SCOS;

Y染色体AZF区微缺失嵌合型:根据正常细胞核型嵌合比例,表现为精子发生正常、少精子症或无精子症。

付莉等(2012)研究对1011例男性不育患者进行了AZF微缺失筛查分析,结果表明AZF总缺失率为10.48%,非梗阻性无精子症患者缺失率为11.08%,重度少精子症缺失率为9.06%。这与欧洲部分国家报道的8%~18%,东亚地区(如中国、朝鲜、日本等)报道的10%相符。

AZFa区域缺失占微缺失的1%~3%;AZFb区缺失占微缺失的3%~5%;AZFc区域缺失是最常见的类型,占65%~70%。

张燕等(2026)对徐州地区408例男性不育患者进行Y染色体微缺失分析,结果如下图。

Foresta等(2001)报道在非梗阻性无精症患者中AZF缺失率为10%~15%,重度少精症患者中缺失率是5%~10%不等。

Wu等(2007)报道中国汉族不育男性AZF总体缺失率为9.9%。

樊冰等(2017)对180例无精或者严重少精的患者,如下:

于海洋等(2026)对1338例男性不育患者进行AZF微缺失分析,如下:

周赤燕等(2026)对1364例无精子症/严重少精子症男性进行AZF微缺失分析,共检出AZFc微缺失51例,检出率为3.74%。

AZF缺失筛查策略

美国生殖医学协会(Americansocietyforreproductivemedicine,ASRM)和欧洲男科学会(Europeanacademyofandrology,EAA)/欧洲分子遗传实验质控网(EuropeanMolecularGeneticsQualityNetwork,EMQN)等专业协会发布指南建议对严重少精症(精子数量5×10⁶/ml)的男性进行筛查。然而最近的研究表明筛查阈值可能需要调整。

Kohn等(2026)开展的Meta分析发现,精子数量为1×10⁶/mL~5×10⁶/mL和5×10⁶/mL~20×10⁶/mL的YCMs发生率比较,差异无统计学意义;而在精子数量为0~1×10⁶/mL和1×10⁶/mL~5×10⁶/mL的男性中,Y染色体微缺失的发生率比较,差异有统计学意义(P=0.001),因此建议将检测的阈值降低到精子数≤1×10⁶/mL。

Johnson等(2026)回顾性研究发现,以精子数5×10⁶/mL为筛选阈值具有100%的敏感度和13%的特异性;将该阈值降低到1×10⁶/mL仍具有100%的敏感度,但特异性提高到24%。进一步降低到0.5×10⁶/mL可以再增加特异性,由于精子数为0.5×10⁶/mL~1×10⁶/mL的男性患者Y染色体微缺失的发生率相对较高,所以仍推荐1×10⁶/mL作为筛查阈值。

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