1例45,X男性不育个体性染色体STR检测分析及文献复习

刘宇浩，胡锡阶，赵菁，胡雪梅*

人类的短串连重复序列(short tandem repeat，STR)分型目前仍然是法医物证鉴定领域的主要检测手段，常规用于亲权鉴定和个体识别，在染色体疾病的诊断上，STR检测的研究和应用也多有报道[1]。本次报道对象社会性别为男性，染色体核型为45,X，缺失1条性染色体；在性染色体STR检测中，Amelogenin与X-STR基因分型为正常男性分型表达[2]，但男性特异性遗传标记Yindel完全无荧光峰检出,Y-STR仅部份基因座有荧光峰检出，表现为非正常男性分型。为确定所缺失性染色体来源，以及Y染色体上遗传物质在交换和重组时基因丢失情况，进一步分析其基因的丢失与保留对该45，X男性个体在表型和生育上的影响,本文在染色体核型分析基础上，联合应用法医亲权鉴定试剂特有的Amelogenin、Yindel及Y-STR和X-STR遗传标记，对这例染色体核型45,X但表型男性不育个体进行检测，现分析如下。

1 病例资料

1.1 病史

受检者，男，26岁(实验室编号：CP-0106)，患者有喉结、胡须，外生殖器显示男性特征，体格检查无其它异常情况，性生活正常，婚后两年不育，精液质量检查无精子，因生育需求于2020年4月28日来遵义市妇幼保健院医学生殖科检查并签署知情同意书，自述无相关家族史。

1.2 染色体核型及DNA检测

1.2.1 染色体核型检测 取肝素抗凝静脉血1 mL按规程培养72 h收获细胞后，染色体常规制片方法制备染色体，胰酶Gimsa显带，OLYMPUS BX51 显微镜下观察，用 Cytorision 软件进行染色体采集，分析20个分裂象。

1.2.2 DNA分型检测 取染色体细胞培养后剩余检材200 uL,用Qiagen公司的QIAamp DNA Blood Mini Kit进行全基因组DNA提取，先后采用美国ABI公司Identifiler(15个常染色体基因座及1个性别遗传标记Amelogenin)、Huaxia Platinum(23个常染色体基因座及2个性别遗传标记Amelogenin和Yindel)、YfilerTM (DYS456、DYS389I、DYS39、DYS389Ⅱ、DYS458、DYS19、DYS393、DYS391、DYS439、DYS635、DYS392、DYS385a/b、_Y_GATA_H4、DYS437、DYS438、DYS448)、北京基点GoldenEye17X(DXS6795、DXS9902、DXS8378、HPRTB、Amel、GATA165B12、DXS7132、DXS7424、DXS6807、DXS6803、GATA172D05、DXS6800、DXS10134、GATA31E08、DXS10159、DXS6789、DXS6810)检测体系，按技术手册所给条件进行PCR复合扩增，3500 DX遗传分析仪进行电泳分离，并通过GeneMapper ID-X 1.4软件进行DNA的STR基因分型。

1.3 检测结果

染色体核型分析结果显示，检材表现为染色体数目异常，细胞染色体G显带核型为45,X，其中一条性染色体缺失(见下页图1A、B)。

A ：染色体核型分析原始图谱；B：染色体核型分析排列后图谱，核型：45,X。

在Identifiler体系的性别基因座上，Amelogenin为峰高均衡的XY双荧光峰(图2A，见彩插2)；在Huaxia Platinum体系中，对比阳性质控，Amelogenin同样是峰高较为均衡的XY双荧光峰，而男性特有的Yindel未见荧光峰，表现为扩增片段缺失(图2B，见彩插2)。

在17个Y-STR基因座上，只在DYS456、DYS458、DYS19、DYS393基因座上有分型，其它13个Y-STR基因座上等位基因缺失(图3A，见彩插2)；而在17个X-STR基因座上，除Amelogenin为XY双峰外，其它基因座皆为单荧光峰，符合《法医物证鉴定 X-STR 检验规范》对正常男性分型结果的解释(图3B，见彩插2)。

2 讨论

45,X核型临床上常被诊断为Turner综合征(Turner syndrome)，是最常见的单体型。Turner综合征同时还存在其它类型，如嵌合型、X 染色体结构异常型(等臂X、X缺失、环状X等)及少量含Y 染色体核型(46,XY、46,XY/45,X、47,XYY/45,X等)[3]。患者大多数为女性，主要是生殖细胞在减数分裂过程中发生性染色体不分离，产生的X染色体缺体生殖子与正常生殖子受精所形成。本研究对象的染色体核型为45,X，但表型为男性，该个体在DNA的STR检测中，两个不同体系亲权鉴定试剂中的Amelogenin基因座上均为“XY”双荧光峰，17个X-STR基因座上也为单倍型荧光峰，属正常男性表达，可以判断该45,X个体为男性个体，丢失的是1条来源于父亲的Y染色体，而非Turner综合征单体型，3个试剂盒检测结果一致，避免了不同STR商品试剂盒中引物存在的差异对分型结果的影响。45,X男性较为少见，有文献报道的也只有30多例[4-5]，本例45,X男性个体是通过STR遗传标记检测时被发现。

Y染色体为男性所特有，其男性特异区域(MSY)占染色体全长的95%，曾经称之为非重组区(NRY)，主要用来区分性别，NRY中存在着许多男性相关基因,其中包括精子发生基因和性别决定相关基因[6],其区域内的重组模式为Y-Y基因转换，且在遗传扫描研究中显示，这种基因转换每一世代可发生多次[7],目前发现的400多个Y-STR基因座也主要位于NRY内的常染色质区；Y染色体的另一类重组发生在拟常染色质区(pseudoautosomal region,PAR)，为X-Y基因转换，无论是X-Y还是Y-Y，都为Y染色体的常规生殖性重组，是人类Y染色体上存在的两种重要的同源重组模式。而本研究对象的Y染色体上显然发生了罕见的异常重组事件，最终导致Y染色体丢失，但重组过程中保留了Y染色体上的部份基因，其中就有Amelogenin基因。Amelogenin基因位于Y染色体短臂p11.2和X染色体短臂p22.1-22.3上[8]，为X、Y染色体同源基因，是编码牙釉质蛋白的基因，在法医物证鉴定中，是人类性别鉴定最快速有效的方法,Amelogenin基因座上X或Y等位基因丢失现象已有多篇文献报道[9-11]，因此在用Amelogenin基因进行性别鉴定时要慎重。本文中的45,X核型个体检测到了男性的Amel-Y等位基因，可判断Y染色体虽然丢失了，但位于Y染色体短臂上的部份基因在交换和重组过程中得以保留。

在Huaxia Platinum试剂所包含的两个性别遗传标记上，尽管该个体在Amelogenin上STR分型表现为正常“XY”双荧光峰，但在Yindel基因座上等位基因缺失，表现为非正常男性分型。Yindel位于Y染色体长臂Yq11.221上，此基因座上共有两个等位基因分型，正常男子通常只出现其中一个等位基因荧光峰，法医物证鉴定中增加此性别基因座,可防止因Y染色体上Amelogenin基因缺失时引起的性别误判。本案例分型时性别基因座上Yindel未见荧光分型峰，可判断Y染色体丢失时，位于染色体长臂上的部份基因包含Yindel也一并丢失，并没有易位到其它染色体上，这一点在Y-STR的检测中也得到进一步证实。

在Y-STR的检测中，17个基因座只在DYS456、DYS458、DYS19、DYS393基因座上有荧光峰，其它13个基因座均未见荧光峰。根据17个Y-STR在Y染色体上的位置，出现荧光峰的4个基因座均位于Yp11.2上，紧挨着Amelogenin基因座，靠得最近的是DYS458，只有1.13Mb，有报道当Y染色体发生微缺失时，这几个基因座常伴着Amelogenin一并缺失[12-13]。而在本次检测中，Y染色体是完全丢失，但其短臂Yp11.2上的基因仍能正常表达，其发生机理很可能与Yp-Xp末端易位或在减数分裂时Y与常染色体片段交换有关[14]，而性别决定基因SRY也正好位于Yp11.3上，有报道这种易位可能与性反转46，XX男性的形成有关[15]，唐敬龙等[16]还报道过Y染色体易位到20号常染色体上的核型。但本例45,X男性个体Y染色体短臂所保留的基因是易位到X还是常染色体上，须进一步增加FISH检测才能明确。其它缺失的13个基因座均位于Y染色体的长臂(Yqll)上，其中DYS389I、DYS389II、DYS391、DYS439、DYS635、DYS437、DYS438这7个基因座在Yq11.21上，而无精子因子 (azoospermia factor，AZF)也正好位于Y染色体长臂(Yqll)上，此区域的缺失将导致精子发生障碍，造成无精子症或少精子症，称之为Y染色体微缺失，Y染色体上AZF微缺失是目前男性不育研究的热点之一[17-19]，但有关STR遗传标记与男性不育研究的报道却不多见[20]。男性的Y-STR分型遵循父系遗传规律，而Yfile体系所选择的遗传标记大多定位在Yp11和Yq11上，本研究对象丢失了整条Y染色体，但保留了短臂p11.2上与性别相关的基因；长臂qll上可能与生育相关的基因则随同Y染色体一并丢失，异常重组时基因的保留与缺失，可能是该45,X个体表型为男性但患有无精症的原因。男性不育患者是否存在法医学遗传标记Y-STR相关基因的缺失？缺失位点和缺失数量的多少是否对不育程度存在剂效关系？其辅助诊断价值有待进一步的研究和发现；另一方面，当涉及不育男性的亲权鉴定，个体识别以及家系分析时，Amelogenin、Yindel、Y-STR可能会出现异常检验结果，从而增加鉴定案件的难度,在实际案例中需谨慎处理。