不同精液质量不育症患者的外周血染色体核型分析

孙惠霖 刘建兵 李敏 郑建丽 吴静

[摘要] 目的 分析不同精液質量不育症患者外周血染色体核型异常的类型和发生率。方法 选取2018年1月至2021年12月来笔者医院行外周血染色体G显带核型分析及精液分析的292例男性不育症患者，根据精液分析结果分为精液质量异常组和正常对照组，对检出的异常核型进行统计和分析。结果 精液质量异常组检出异常染色体核型20例（18.87%），正常对照组检出异常染色体核型9例（4.84%），比较两组外周血染色体核型异常率差异具有统计学意义（P<0.05）。无精子症组患者染色体异常检出率为50%，性染色体异常为该组主要异常类型。结论 对不育症患者行外周血染色体核型分析可有效分析病因，对辅助生殖、出生缺陷一级预防具有重要的临床意义。

[关键词] 不育症；精液质量；染色体核型分析；性染色体

[中图分类号] Q343.2      [文献标识码] A      [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2024.11.009

Chromosomal karyotype analysis of peripheral blood in infertility patients with different semen quality

SUN Huilin， LIU Jianbing， LI Min， ZHENG Jianli， WU Jing

Medical Genetic Center， the Affiliated Yancheng Maternity & Child Health Hospital of Yangzhou University， Yancheng 224001， Jiangsu， China

[Abstract] Objective To analyze the type and incidence of abnormal chromosome karyotype in peripheral blood of infertile patients with different semen quality. Methods Selectet 292 infertility patients who came to our hospital from January 2018 to December 2021 for G-banding karyotyping and semen analysis. According to the semen analysis results， the patients were divided into abnormal semen quality group and normal control group. We made statistics and analysis on the abnormal karyotypes. Results In the group with abnormal semen quality，20 cases （18.87%） of abnormal karyotypes were found. In the normal control group， 9 cases （4.84%） had abnormal karyotypes were found. The comparison of the abnormal rates of peripheral blood chromosome karyotypes between the two groups showed statistical significance （P<0.05）. The detection rate of chromosomal abnormalities in patients with Azoospermia was 50%， and sex chromosome abnormalities were the main types of abnormalities in this group. Conclusion Karyotype analysis of infertile patients can effectively analyze the causes of infertility， and has important clinical significance for assisted reproduction and primary prevention of birth defects.

[Key words] Male infertile;Semen analysis;Karyotype analysis;Sex chromosomes

男性不育症是一种复杂的、受多因素影响的病症，精液质量对男性不育症的诊断及严重程度的确定具有重要意义。遗传学因素是目前已知的影响精液质量的重要因素之一，约15%的男性不育症患者是因遗传学因素异常导致，主要包括染色体核型异常、Y染色体微缺失和囊性纤维化跨膜传导调节因子基因突变等[1]。

染色体是细胞内遗传物质的主要载体，染色体数目异常及结构异常是导致男性不育的重要遗传因素。不育症患者染色体核型异常发生率明显高于正常生育人群，精液质量不同的不育症患者染色体核型异常类型和发生率各不相同[2-3]。辅助生殖技术的发展，使得精液质量异常的男性不育症患者仅需少量活精就可完成受精，但遗传学因素在胚胎发育、后代的生长发育及生育过程中仍然具有影响。

本研究主要对不同精液质量的不育症患者的外周血染色体核型异常发生率及类型进行分析探讨，为男性不育症患者病因分析及辅助生殖的遗传咨询、治疗提供理论依据。

1  对象与方法

1.1  研究对象

选取2017年1月至2021年12月来笔者医院行外周血染色体常规G显带核型分析及精液分析的292例男性不育症患者。根据患者精液分析结果将其分为精液质量异常组（少精子症、弱精子症、少弱精子症、无精子症）106例和正常对照组186例。本研究经盐城市妇幼保健院伦理委员会审核通过（伦理审批号：2023-LW）。

1.2  方法

1.2.1  染色体核型分析  采集患者外周血1.5ml，及时在无菌条件下用注射器将0.5ml外周血接种至外周血淋巴细胞培养基中，放入37℃恒温培养箱中进行细胞培养72h。加入2滴20μg/ml的秋水仙素混匀后放回培养箱中4h后去除上清液收获细胞。加入8ml浓度为0.075moL/L 的氯化钾低渗液充分吹打混匀后放置于37℃水浴箱中温浴30min。加入1ml固定液（甲醇∶冰醋酸＝3∶1）进行预固定，吹打混匀后离心去除上清液，加入8ml固定液进行固定，吹打混匀后放置于37℃温浴20min。2次固定后，离心后留1ml固定液吹打沉淀物制成悬液滴于冰玻片上，于80℃烤箱老化2h。

将玻片置入100ml 胰蛋白酶溶液（0.05%）中静置30s后用吉姆萨染液浸染2min，清水冲去染液，室温晾干玻片。每份样本在油镜下计数30个分散好的中期分裂相，分析5个显带良好的核型，如遇异常核型则加倍计数及分析，嵌合核型计数至少100个核型。

1.2.2  精液质量分析  精液质量的相关指标分析参照世界卫生组织（World Health Organization，WHO）标准第5版，精液量≥1.5ml、总精子数≥39×106/ml、精子密度≥15×106/ml、精子活力前向运动百分率≥32%为正常参考标准[5]。总精子数<39×106/ml或精子密度<15×106/ml为少精子症，精子活力前向运动百分率<32%为弱精子症。精子总数或浓度和前向运动精子百分率均低于参考值下限为少弱精子症。

1.3  统计学方法

采用SPSS 26.0统计学软件对数据进行处理分析，计数资料以例数（百分比）[n（%）]表示。

2  结果

在106例精液质量异常组患者中共检出异常染色体核型20例（18.87%），在186例正常对照组患者中检出异常染色体核型9例（4.84%），两组比较，差异有统计学意义（P<0.001）。精液质量异常组按异常类型分，无精子症组染色体异常检出率最高，达50%，弱精子症组未检出异常核型，详见表1。

从异常染色体核型检出情况来看，异常类型包括了性染色体数目异常、性染色体结构异常、常染色体易位、常染色体倒位、标记染色体几种类型。

本研究中性染色体数目异常占无精子症患者异常核型的70%，包含了7例47，XXY，2例47，XYY，2例47，XXY/46，XY，1例45，XO/46，XY。其中，47，XXY及47，XXY/46，XY屬克氏综合征（Klinefelter syndrome，KS），9例KS患者中6例47，XXY为无精子症患者，1例47，XXY为少弱精子症患者，2例47，XXY/46，XY为正常对照组患者。

精液质量异常组中无精症患者性染色体异常为该组主要异常类型，其中性染色体数目异常占该组异常核型比例最高，达70%。正常对照组中常染色体异常为该组主要异常类型，其中常染色体倒位占该组异常核型比例最高，达44.44%。

3  讨论

染色体核型异常在男性不育症及生精异常中起重要作用，是男性不育症患者最常见的遗传学因素[1]。本研究男性不育症患者异常核型检出率为9.93%，低于胡晶晶等[4]统计的男性不育患者异常核型检出率15.15%，高于薛会丽等[6]统计的男性不育患者异常核型检出率7.19%，考虑为样本量的差异导致。精液质量异常组异常核型检出率为18.87%，正常对照组患者异常核型检出率为4.84%，均明显高于健康成人的0.1～0.3%[7]。

染色体核型异常包含了染色体数目异常和结构异常，后者包括了易位、倒位、插入、缺失、重复、等臂染色体和环状染色体等。本研究中异常核型包含了性染色体数目异常、性染色体结构异常、常染色体易位、常染色体倒位、标记染色体几种类型，在不同精液质量组中占比又各有不同。

KS是一般人群中最常见的染色体异常，典型的KS患者80～90%核型为47，XXY的性染色体的非整倍变异，是非梗阻性无精子症和严重少精子症最常见的遗传病因之一[8-9]。姜柯安等[10]统计的145例47，XXY中有130例为无精子症，15例为严重少精子症。吴晓燕等[11]在就诊的68例KS患者中仅发现1例47，XXY/46，XY患者为少精子症。47，XXY/46，XY嵌合型KS患者精液质量参数更好，睾丸体积更大，激素水平更接近于正常[12]。综上所述，核型47，XXY患者绝大部分为无精症，但由于外周血淋巴细胞染色体核型不能代表睾丸细胞的染色体核型，因此也有极少数患者表现为少弱精子症。2例47，XXY/46，XY患者精液量、精液密度、精子活力都处于正常范围。分析此类患者仅在自然生育出现困难时才被发现染色体核型异常，而生育正常者并未做相应检查，推测人群中该核型的比例可能高于预期。克氏综合征患者需注意防范产生性染色体异常后代的风险，应严格进行辅助生殖术前的遗传学咨询和产前遗传学诊断[13]。

男性47，XYY又称为超雄综合征，一般认为此类患者大多数性发育正常，具有生育能力，部分患者也可出现睾丸发育不良，甚至无精子。欧阳海等[14]在15例患者中发现有4例精液质量正常。江峰等[13]发现的8例47，XYY其中3例为无精子症患者，2例为少弱精子症患者，2例为弱精子症患者。本研究中2例47，XYY患者都为少弱精子症，有进一步进行辅助生殖的可能，且额外的Y染色体会在生殖细胞减数分裂时凋亡而被清除，接受辅助生殖其后代出现染色体异常的风险极低[14]。45，XO/46，XY也被称为“男性特纳综合征”，一些患者虽有睾丸形成和发育，但睾丸功能存在不同程度的缺陷，表现为隐睾、睾酮产量不足致尿道下裂和生精障碍[15]。本研究中的1例45，XO/46，XY为无精子症患者。

性染色体结构异常在本研究仅发现2例，1例46，X， inv（Y）（p11q11）为正常对照组患者，inv（Y）的临床及遗传效应目前学者的观念尚不统一，考虑Y染色体倒位携带者的配子形成时Y染色体与X染色体只在同源基因片段产生配对交换，并不形成类似常染色体倒位时产生的倒位环，不能用常规的减丝分裂理论来分析，且不同断裂位点的基因功能可能也会有所不同[16]。也有报道认为inv（Y）与少精子症伴精子活力异常存在一定的相关性[16]。该患者在遗传咨询选择辅助生殖可与其他染色体正常的患者一样。1例46，XY，t（X;1）（p11.4;q11）为无精子症患者，该核型是性染色体与常染色体之间发生的染色体平衡异位。

染色体平衡异位不仅发生在常染色体之间，也会在性染色体之间、性染色体与常染色体之间发生，罗伯逊易位也是平衡易位的一种特殊形式。本研究发现的6例平衡异位患者仅1例在正常对照组。45，XY，-13，der（18）t（18;13q11→13qter）为无精子症患者，46，XY，t（5;22）（p11;p13）及2例罗伯逊异位为少弱精子症患者。提及染色体平衡异位对生育的影响，通常会考虑易导致子代染色体出现重复、缺失等异常核型，以及易引起流产、胎停、死胎等不良孕产、胎儿出生缺陷的现象，染色体平衡异位与男性精液质量之间的关联并未引起临床足够的重视。胡俊青等[17]对包含罗伯逊易位的28例染色体平衡异位的生殖异常男性进行研究，发现男性染色体平衡易位携带者其精子密度明显低于正常对照组。

Zhang等[19]发现的5名性染色体与常染色体相互异位的患者也均为无精子症患者。分析原因，染色体平衡易位会导致易位的同源染色体在减数分裂前期不能联会，或干扰正常染色体在减数分裂中的配对与分离从而导致减数分裂障碍；同时断裂处可能会伴有基因功能（例如具有生精功能）的改变从而引发不同程度的精液质量异常[2， 19-20]。由于平衡易位携带者形成的配子仅1/18正常，1/18为平衡易位，剩余的16/18均为不平衡配子，因此，此类患者可通过植入前胚胎遗传学诊断技术选择正常胚胎移植，再进行产前诊断以获得染色体核型正常后代。

本研究中发现的常染色体倒位包括了9号染色体臂间倒位及1号染色体臂间倒位。5例46，XY，inv（9） （p12q13）仅1名为少弱精子症患者，其余4例皆为正常对照组患者。9号染色体的臂间倒位的临床及遗传效应目前学者的观念尚不能統一，部分研究认为会产生胚胎停育或反复流产甚至将其划分为染色体多态性的表现[7， 17，21]。本研究中该核型为正常对照组异常核型的主要组成，在遗传咨询中如果担心因此带来生育障碍或反复流产等可行植入前胚胎遗传学诊断。2例46，XY，inv（1）（p13q21）患者1例为无精子症患者，1例为少精子症患者。1号染色体断裂区域与男性精液异常有关，以1p32、1p22、1q12、1q21 和1q24 最为常见，其中1q21断裂点的患者精子的密度与活力受影响最大[2， 19-20]。1q21断裂点处共鉴定出171个基因，其中4个已被报道在卵母细胞减数分裂成熟、精子生成、精子获能或精子运动中起作用[3]。因此，患者在选择辅助生殖时还是建议选择正常胚胎移植，以防后代出现相同生育障碍。

额外小标记染色体（small supernumerary marker chromosome，sSMC）是一种结构重排染色体，该染色体是?能通过细胞遗传学常规显带方法分辨的结构畸变的染色色体。人群中的发生率为0.15%，多数sSMC携带者是可以生育的，且多为母方遗传，作为父方异常则比较少见[13]。本研究共发现3名嵌合型标记染色体，2例为少弱精子症，1例在正常对照组中经父母双亲对照后识别为母源性。由于3名患者均未行分子遗传学检查，对于sSMC的来源和致病性目前还处于未知，将分子遗传学与细胞遗传学结合更有利于不育症患者病因查找及遗传咨询。

综上所述，不同精液质量的男性不育症患者其外周血染色体核型异常的发生类型和发生率各有不同，对不育症患者及时行外周血染色体核型分析可有效分析病因并能为辅助生殖提供方案选择依据，对于出生缺陷的一级预防也有着重要意义。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

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（收稿日期：2023–05–31）

（修回日期：2024–02–17）

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