Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   BOAI: наука должна быть открытой Обратите внимание!
 
  Наука >> Биология >> Биология развития | Научные статьи
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение
 См. также

Научные статьиДисомия хромосом в половых клетках мужчин при нарушении сперматогенеза: дисомия по половым хромосомам

Научные статьиАномалии половых хромосом при нарушении репродуктивной функции у мужчин: (1)

Научные статьиПреимплантационная генетическая диагностика: современное состояние и последние научные открытия: преимплантационная генетическая диагностика, ПГД, FISH

Уровень нерасхождения хромосом на разных стадиях развития мужских половых клеток человека

(Обзор литературы)

Л.Ф.Курило, В.О.Шаронин, С.Г.Ворсанова

НИИ Клинической генетики Медико-генетического научного центра РАМН, Московский НИИ педиатрии и детской хирургии МЗ РФ

Проблемы репродукции, N6-1998, с.50-55

В начало...


Обзор данных литературы, посвященной цитогенетическим исследованиям уровня нерасхождения хромосом на разных стадиях развития мужских половых клеток человека, главным образом - при нормальном соматическом кариотипе.

Ключевые слова:

хромосомы, половые клетки, кариотип.

Половые клетки (ПК) с отсутствием или наличием дополнительной хромосомы могут стать причиной развития эмбриона с анеуплоидией хромосом в кариотипе. В большинстве случаев при анеуплоидии по какой-либо из хромосом набора внутриутробное развитие останавливается и беременность заканчивается спонтанным абортом. Малая часть таких эмбрионов и плодов (0,5-0,7%) [8] доживает до рождения и составляет контингент пациентов с хромосомной патологией. Анеуплоидия хромосом развивается либо в раннем эмбриогенезе - вследствие нерасхождения хромосом на первых этапах деления дробления эмбриона, либо ранее - в гаметогенезе: во время митотического деления оогониев или сперматогониев; во время мейотического деления (в метафазе 1 - М1 или метафазе 2 - М2 делений созревания) женской или мужской гамет. До 70-х годов ХХ века не было приемлемых методов анализа состава хромосом в гаметах. Представления о хронологии и последовательности прохождения мужскими и женскими ПК млекопитающих этапов своего развития были недостаточно четкими [11, 12]. Вместе с тем знание частоты и механизмов развития анеуплоидии ПК на этапах гаметогенеза позволит разработать профилактические меры в целях снижения частоты нерасхождения хромосом в ПК и предупреждения развития плодов с анеуплоидным кариотипом. На схеме представлена динамика гаметогенеза человека.

Схема гаметогенеза человека и млекопитающих животных (Курило, 1989).

Первичные половые клетки (ППК) обособляются от соматических клеток на ранних этапах эмбриогенеза, у 15-20-дневных эмбрионов человека [17]. ППК мигрируют из области энтодермы желточного мешка в закладки половых желез, и дальнейшее их развитие зависит от генетического пола эмбриона. У человека половая дифференцировка гонад происходит на 6-й неделе развития [9-11, 18].

У эмбрионов женского пола ППК в гонадах преобразуются в оогонии, которые трансформируются в ооциты 1, проходят последовательно через все стадии профазы 1 мейоза (см. схему). На стадии диплотены ооциты 1 окружаются фолликулярными клетками - формируется примордиальный фолликул с заключенным в него ооцитом 1 на стадии диплотены профазы 1 мейоза [10]. У новорожденной девочки подавляющее число ПК находятся на стадии диплотены-диктиотены и заключены в фолликулы. В периоде половой зрелости в каждом менструальном цикле 10-15 ооцитов вступают в дальнейшее развитие мейоза: созревание, 1-е мейотическое деление, овуляция (одного ооцита 2), 2-е деление мейоза [9-11]. Для цитогенетического исследования хромосом женские ПК у эмбриона и плода (от оогониев до ооцитов в диплотене, заключенных в примордиальные фолликулы) и у половозрелых женщин (ооциты в диплотене и диктиотене в фолликулах разных этапов развития, ооциты в диакинезе, на стадии кариосферы, ооциты в М 1 и овулирующие - в М 2), практически недоступны. Даже при наличии овулирующей яйцеклетки, цитогенетический анализ одной яйцеклетки для обнаружения в гаметах анеуплоидии неинформативен. Полученная по анализу одной такой ПК информация не позволяет составить представление о доле ПК с хромосомной аномалией (ХА) у данной пациентки.

У эмбрионов мужского пола ППК преобразуются в просперматогонии, которые несколько раз митотически делятся, создавая тем самым некоторое количество ПК [19]. Их дальнейшее развитие: митотические деления, последующая дифференцировка через стадии профазы 1 мейоза, деления созревания и спермиогенез возобновляется у мальчиков к наступлению половой зрелости [16) (см. схему). У половозрелых мужчин можно исследовать сразу большое число зрелых ПК. Анализ ХА в сперматогониях, сперматоцитах 1 и 2 возможно проводить только на биоптатах яичка. Биопсия яичка показана в случае азооспермии или олигозооспермии тяжелой степени [73]. В последние годы изучалась возможность проведения такого анализа на незрелых мужских ПК в эякуляте [5, 13, 57, 67, 68]. До разработки молекулярно-цитогенетического анализа хромосом, в том числе - в интерфазных ядрах [2, 3, 20, 23, 74, 76, 77] цитогенетический анализ ПК был возможен на стадиях гаметогенеза, когда хромосомы находятся в состоянии конденсации (в метафазных гониях, в ПК на стадиях пахитены, диакинеза, М1 и М2 делений созревания). Анализ синапсиса гомологичных родительских хромосом в зиготене и исследование специфической для мейотических хромосом структуры - синаптонемного комплекса (СК) проводят на стадиях от лептотены (по наличию и поведению осевых элементов) до стадии диплотены (анализ модификации осевых элементов), с исследованием СК в зиготене и пахитене [1, 7]. Цитогенетический анализ хромосом ПК проводят на сперматогониях в метафазе митоза, сперматоцитах 1 в пахитене, в М1 и М2 мейоза. С 1978 года с помощью гетерологичного (межвидового) оплодотворения ооцитов золотистого хомячка (или мыши) сперматозоидами человека [62] стало возможным визуализировать и исследовать хромосомы зрелых сперматозоидов (метафазные хромосомы на стадии пронуклеусов перед первым делением дробления оплодотворенной яйцеклетки) (подробнее подходы к анализу хромосом ПК см.: 12; 43). С развитием молекулярно-цитогенетических методов стало возможным проводить анализ кариотипа (по определенным хромосомоспецифическим ДНК-зондам) не только в метафазах, но и на интерфазных ядрах соматических клеток и гониев; интерфазоподобных ядрах мейоцитов и в сперматозоидах [2, 3, 20, 23, 40, 41, 56, 70, 71, 76, 77]. Молекулярно-цитогенетический метод позволяет определить или уточнить природу ХА и связать их с клиническими проявлениями. Понимание механизмов развития и наследования ХА может служить основой для разработки методов предупреждения возникновения ХА в ПК.

При изучении причин мужского бесплодия по анализу лимфоцитов периферической крови установлено, что до 7-10% пациентов являются носителями ХА. Особенно высока их доля (до 18%) у лиц с азооспермией [13-15, 21, 47, 48, 61]. Большая часть ХА представлена нарушением их числа при азооспермии (подавляющая доля их связана с нарушением половых хромосом-гоносом) и структурными ХА - при олигозооспермии [4, 14, 15, 24, 38, 48, 56, 60, 61].

Цитогенетический анализ ПК позволяет у части пациентов с бесплодием выявить долю ХА, не устанавливаемых в соматических клетках [1, 13-15, 40, 49, 50].

В настоящее время информация о частоте нерасхождения хромосом в сперматогониях (как и в оогониях) практически отсутствует.

Изучение гамет следующих этапов развития показало, что у пациента с бесплодием и олигоастенотератонекрозооспермией среди первичных сперматоцитов 15% оказались полиплоидными. Примерно у 50% сперматоцитов 1 гоносомы (X и Y) оставались унивалентами, что свидетельствовало о нарушении их конъюгации в зиготене [33].

В сперматоцитах 1 на стадии пахитены с помощью метода микрораспластывания клеток на водном мениске с последующим их окрашиванием нитратом серебра анализировали поведение гоносом по их СК (на 1883 клетках от 40 субфертильных с нормальным кариотипом пациентов и 566 клетках от 10 здоровых мужчин). Обнаружено, что у лиц с нарушением фертильности заметнее признаки дегенерации сперматоцитов в пахитене, выше частота ассоциаций хромосом Х и Y с ядрышко-образующими участками акроцентрических хромосом, чаще происходит фрагментация СК. У некоторых пациентов с олигозооспермией определены морфологическая незрелость СК хромосом Х и Y и снижение протяженности их синапсиса [64]. При анализе тотальных препаратов СК у 4 мужчин с бесплодием и нормальным кариотипом выявлена задержка сперматогенеза - блок в пахитене, увеличение числа (до 35-53,8%) ассоциаций аутосомных бивалентов с гоносомами или нарушение синапсиса и асинапсиса бивалентов [6, 13].

При изучении сперматоцитов 1 в диакинезе (из биоптатов яичек мужчин детородного возраста) в 84-89 % ПК определен нормальный кариотип. У 78-летнего пациента 76,9% сперматоцитов 1 в диакинезе имели нормальный кариотип [35].

При исследовании сперматоцитов в М2 из биоптата яичка от 19 мужчин с бесплодием гиперплоидия выявлена в 2% клеток; соотношение Х и Y несущих сперматоцитов 2 было 53%:47% [37]. В большинстве исследований частота гипоплоидии превышает частоту гиперплоидных гамет, что связывают с техникой приготовления тотальных препаратов хромосом [35].

Нерасхождение хромосом в М1 мейоза оценивали по частоте анеуплоидии в сперматоцитах 2 в двух группах пациентов: контрольной (1-я группа) и у пациентов с субфертильностью и нормальным кариотипом 46, XY (2-я группа). Проанализировано 93 и 91 сперматоцит 2, соответственно. Выявлены значительные различия в частоте нерасхождения хромосом у пациентов 1-й и 2-й групп (16,48 и 26,86%, соответственно).

Показано, что в сперматоцитах 2 (перед М2) в большинстве случаев в анеуплоидии участвуют акроцентрические и половые хромосомы [31].

Далее...


Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования