广东地区3 528例捐精志愿者细胞遗传学筛查及结果分析

林维新 王奇玲 张欣宗 叶桂芳 伍欣 钟恺欣 陈曦 钱洁友

人类精子库是以治疗不育症及预防遗传病和提供生殖保险等为目的，利用超低温冷冻技术，采集、检测、保存和提供精子。现行的《人类精子库基本标准和技术规范》明确指出人类精子库的基本任务是对供精者进行严格的医学和医学遗传学筛查，并建立完整的资料库；人类精子库应对供精者进行严格筛查，合格供精者不应有遗传病史和遗传病家族史。

染色体多态性也称异态性，是指染色体恒定结构上发生了微小的变化，即不同个体之间染色体结构和染色体着色强度存在恒定但属非病理性的细小差别[1-2]。这种变异常见于1号、9号、16号及Y染色体，发生部位包括端粒区、着丝粒、次缢痕、随体和Y染色体长臂。染色体的多态变异由于变异微小，通常不发生遗传信息的传递，对个体无明显影响。但是，临床上越来越多的资料[3]提示染色体多态性可能引起不良妊娠结局，包括胚胎停育、自然流产、死胎死产以及染色体异常、智力低下等。人类精子库按照技术规范对捐精志愿者进行常规染色体筛查，淘汰染色体异常者，提高供精质量，可降低供精妊娠不良结局的风险。现对广东地区3 528例捐精志愿者的染色体核型分析结果进行报道。

对象与方法

1. 研究对象：选取2016年1月至2019年6月在广东省人类精子库进行捐精筛选检查的3 528名志愿者。

2. 资料收集:采用回顾性方法收集3 528名志愿者的资料，年龄20～45岁，精液检查结果均达到精子库捐精标准，传染病和微生物感染结果均已符合捐精要求。

3. 细胞遗传学检查：无菌条件下采集志愿者肝素抗凝外周静脉血3 mL，接种至外周血淋巴细胞培养基中培养，37℃恒温箱培养70 h，培养完成前2 h加浓度为100 g/mL的秋水仙素2小滴后，继续培养2 h，常规染色体制片和G显带，每例计数20个中期分裂相，分析5个核型，怀疑嵌合体计数100个核型。参照《人类细胞遗传学国际命名体制》(ISCN 2013)的规定进行核型描述。

4. 统计学分析：采用SPSS 18. 0软件进行统计分析。统计指标包括染色体结果异常率及多态性发生率以及构成比。计数资料以率(%)表示。

结果

1. 捐精志愿者染色体核型分析结果：3 528名志愿者中有65例因染色体核型异常/多态淘汰，染色体异常/多态的淘汰率为1.8%(65/3 528)。其中有3例异常核型，分别是罗伯逊易位 [核型：45，XY，der(13；14)]、嵌合体(核型：mos45，X，22pss[4]/46，XY，22pss[69])、插入 [核型：46，XY，ins(4；？)(q11：？)]各1例，异常核型发生率为0.1%(3/3 528)；1.8%(62/3 528)存在多态性染色体核型，共12种类型。详细结果见表1。62例多态性染色体核型大致分为五大类：5、9号染色体臂间倒位39例，占多态性核型的62.9%(39/62)，其中9号染色体倒位38例，占染色体多态性的61.3%(38/62)；13、21号染色体短臂缩短3例，占多态性核型的4.8%(3/62)；9、16染色体的次缢痕区加长或缩短3例，占多态性核型的4.8%(3/62)；Y染色体多态性变异17例，占多态性核型的27.4%(17/62)。

表1 62例志愿者外周血染色体核型情况

2. 多态性染色体核型在染色体的分布：62例多态性染色体核型有40例发生在9号染色体，5、13、16号染色体各发生1例，21号染色体发生2例，Y染色体发生17例。

讨论

染色体是遗传物质的载体，是个体性状的 “编译器”。染色体多态性是指染色体形态的微小变化，多发生于异染色质区域(heterochromatin region)。在异染色质区域含有高度重复但不包含编码基因的序列，因此，传统观点认为在异染色质区域发生的染色体微小变异造成的表型异常通常较小，但越来越多研究发现这种多态性有临床效应，不良妊娠史夫妇多态性发生率较普通人群高[4-5]。由遗传因素导致的严重少精子症或无精子症进而引起的男性不育约占30%，而染色体核型异常与男性Y染色体AZF区缺失是最常见的遗传因素。本研究3 528例志愿者有62例志愿者的染色体核型呈多态性，尽管其精液质量均已达到人类精子库捐精标准，但由于部分染色体多态性是可遗传的，有可能导致不良妊娠结局，精子库对这些捐精志愿者予以淘汰。本文主要针对染色体倒位、短臂缩短、次缢痕区加长或缩短、Y染色体多态变异进行分析探讨。

1. 染色体倒位：染色体臂间倒位是指一条染色体内出现两处断裂,中间片断倒转180度后重新连接造成，发生在长臂和短臂之间且包含了着丝粒区的倒位，其中以9号染色体最常见。本研究中9号染色体臂间倒位共38例，发生率为1.1%。文献报道，9号染色体倒位在正常人群中发生率约为1%，与本研究结果一致[6]。

染色体倒位属于染色体结构重排而导致的结构异常。染色体倒位如果不涉及关键基因，通常没有表型异常。少数情况下，倒位也可能会引起配子的染色体部分重复或缺失，这种不平衡的配子就可能会导致不育、不良孕产、甚至先天畸形。总之，需要结合倒位所涉及的染色体，以及倒位片段的位置和大小来综合判断。但是在生殖细胞减数分裂时，可能形成倒位圈。臂间倒位染色体的遗传效应主要取决于倒位片段长短及是否互换。大量研究结果显示9号染色体倒位有一定遗传效应，并且与不孕不育、流产等具有一定的相关性[7-9]。人类精子库志愿者染色体核型如果有倒位，不管发生在哪条染色体，都不能捐精。本精子库遵循此原则进行处理。

2. 短臂缩短：D、G组染色体的着丝粒—动粒复合体(CKC)是染色体运动和均等分离的结构和功能基础。CKC形态一旦发生变化，会干扰染色体的正常运动和分离。D、G组染色体的近端着丝粒染色体的变异主要涉及pl1区、p12区和p13区，随体的变异会导致端着丝粒染色体的不分离，使胚胎发生非整倍染色体变异或在减数分裂中产生不平衡配子，导致自然流产或死胎等异常妊娠结局[10]。本研究染色体短臂缩短的志愿者均被淘汰，不能捐精。

3. 次缢痕区加长或缩短：次缢痕常位于染色体的结构异染色质区，常见于1、9、16号染色体的长臂异染色质区。次缢痕的加长或缩短是由于高度重复的DNA序列增加或减少导致的[11]。次缢痕区的改变可能影响同源染色体配对产生不平衡配子，从而使得妊娠早期胚胎停育。王桂玲等[12]报道qh+患者表现为男女性生殖器发育不良、精子质量差、反复流产、胚胎停育史或畸形儿分娩史等。因此,9、16号染色体长臂次缢痕增加或缩短可能导致不良孕产史，人类精子库不能让此类志愿者捐精。

4. Y染色体多态性变异：Y染色体的多态性主要发生在长臂，因长臂大部分是结构异染色质极易发生变化导致其长臂长度的改变。这种变化可导致男性生殖异常[13]。Y染色体的多态性包括长臂异染色质的臂间倒位(invqh)、长臂异染色质增加(Yqh+)和长臂异染色质减少(Yqh-)。本研究Y染色体多态性检出率为0.5%，Y染色体臂间倒位检出率为0.3%，略高于罗玉琴等报道的Y染色体臂间倒位发生率约0.1%[14]。如果Y染色体长臂异染色质减少发生在AZF区域，则可能引起少弱或无精子症。有文献报道Y 染色体多态变异的病例患者临床表现为流产，少弱或无精子症，生殖畸形等[15]。王贺等[8]的研究也表明Y染色体臂间倒位与精子密度及精子质量存在一定的关联性。尽管本研究中Y染色体多态变异的志愿者精液质量均已达到捐精标准，鉴于其可能导致不良妊娠结局，人类精子库不能接收这些志愿者捐精。

综上所述，捐精男性的这些染色体的多态性虽然不会引起自身的表型异常，但是其所产生的精子仍有可能导致不良妊娠结局等临床效应，尤其以9号、16号和性染色体Y的多态性较常见。人类精子库对捐精志愿者执行严格的医学遗传学筛查，探讨捐精者的染色体异常淘汰类型，对提高供精质量，促进优生优育，具有重要意义。

致谢：广东省计划生育专科医院郑立新主任医师对本研究进行了专业指导。