Y-kromosoomi mikrodeletsioonid

Y-kromosoom

Y-kromosoom on üks kahest imetajate sugukromosoomist, teine on X-kromosoom. Y-kromosoomi olemasolu määrab, kas tegemist on mees- või naissoost elusolendiga. Y-kromosoom sisaldab geeni SRY (sex-determining region Y), mis on oluline munandite arenguks. Inimese Y-kromosoomi pikkuseks on ligikaudu 57 miljonit aluspaari, mis sisaldab 71 kodeerivat geeni, 388 pseudogeeni ja 109 mittekodeerivat geeni. Y-kromosoom on kõige väiksem inimese kromosoom ja koosneb lühikesest (Yp) ja pikast (Yq) õlast. Pseudoautosomaalsed piirkonnad (PARs), mis kombineeruvad X-kromosoomiga meioosi ajal, asuvad mõlemal pool Y-kromosoomi. Piirkond PAR-idest väljaspool ei kombineeru X-kromosoomiga ning nimetatakse mittekombineeruvaks piirkonnaks (NRY). NRY koosneb mitmetest korduvatest järjestustest.

Meeste viljatus

Meeste viljatus on tingitud Y-kromosoomis toimunud deletsioonide ja/või mutatsioonide tõttu, mis on kahjustanud seal paiknevaid geene, mis on vajalikud spermatogeneesiks (isassuguelundites toimuv seemnerakkude teke ja areng). Y-kromosoomis on kaardistatud kolm erinevat spermatogeneesi piirkonda AZFa, AZFb ja AZFc (AZF – azoospermia faktor). Nüüd arvatakse olevat ka neljas piirkond AZFd. Deletsioonid nendes piirkondades võivad eemaldada ühe või mitu geeni (DAZ, RBMY, USP9Y ja DBY) ning seetõttu põhjustada viljatust. Deletsioonid põhjustavad azoospermiat tihedamini kui rasket oligozoospermiat, eriti on sellesse kaasatud AZFc piirkond. Puudub selge korrelatsioon deletsiooni suuruse ja paiknemise vahel. Siiski on selge, et suuremad deletsioonid põhjustavad raskemat testikulaarkahjustust. Patsientidel, kellel esineb Y kromosoomi deletsioone, on tihti spermat seemnepurskes kui ka munandites, seega nad on sobivad reproduktsiooniks, kuid sellisel juhul annavad enda geneetilise anomaalia alati meesjärglastele edasi. Paljud mehed YCM-iga elavad normaalset elu, ilma mingisuguste sümptomiteta.
Y-kromosoomi mikrodeletsioonide analüüse peaks oligozoospermikutele ja azoospermikutele pakkuma rutiinselt. Positiivne test looks kindla diagnoosi mehe viljatusprobleemile ning aitaks paare, kes on kannatanud pikaajalise viljastamisprotsessi all. Teadmine, mis deletsiooniga on tegemist, aitab arstil määrata kindlaks parima kunstliku reproduktsiooni meetodi.
Y-kromosoomi deletsiooniga meestel on võimalik lapsi saada ICSI meetodiga (Intracytoplasmic sperm injection), mis on in vitro viljastamine. Elujõulised spermatosoidid eraldatakse otse mehe munandist ning süstitakse otse munarakku. ICSI protseduuri kasutatakse enamasti meessugupoole viljatuse tõttu, kuid on kasutatud ka raskesti läbitavate munarakkude jaoks. Meetodit saab kasutada näiteks juhul, kui meessoost isik on teratozoospermik, kuna tundub, et ebanormaalse morfoloogiaga sperm ei mõjuta blastotsüsti arengut ega morfoloogiat. Mikroskoopiliselt saab leida sperme, mis on normaalse morfoloogiaga, võimaldades optimaalse edukuse.

AZFa piirkond

AZFa piirkond asub Y-kromosoomi pikemas õlas ning on 792 kb pikk. AZFa piirkonna alla kuuluvad geenid DBY ja USP9Y (Ubiquitin-specific protease 9, Y chromosome). USP9Y oli esimene identifitseeritud funktsionaalne geen selles piirkonnas ja on tihti puudu viljatutel patsientidel. AZFa piirkonna deletsiooniga patsientidel on esinenud Sertoli raku sündroomi, mis takistab spermatotsüütide ja spermatiidide diferentseerumist ning küpsemist, mis viib sugurakkude taandarenguni.

AZFb piirkond

AZFb piirkond asub Y-kromosoomi pikemas õlas ning on 1–3 Mb pikk. AZFb piirkonnas on siiani kaardistatud EIF1AY (translation-initiation factor 1A, Y isoform) ja RBMY (RNA binding motif on the Y) geen. Patsiendid suure AZFb piirkonna deletsiooniga on azoospermikud ja patsiendid väikse AZFb piirkonna deletsiooniga on kerge või raske oligozoospermiaga.

AZFc piirkond

AZFc piirkond asub Y-kromosoomi pikema õla distaalses osas ning on 3,5 Mb pikk. AZFc piirkond hõlmab enda all erinevaid piirkondi ning on jagatud osalisteks deletsioonideks: gr/gr, b1/b3, b2/b3. SY1161, sY1191, sY1291, sY1206 ja sY1201 STS markereid võib kasutada AZFc piirkonna deletsioonide detekteerimiseks. AZFc piirkonnas on kaardistatud peale peamise DAZ geeni veel mitmeid geene: CDY1 (chromodomain Y 1), BPY2 (basic protein Y 2), PRY (PTA-BL related Y) ja TTY2 (testis transcript Y 2). Nende geenide funktsioon on teadmata, kuid need on sarnaste omadustega. AZFc piirkonna deletsiooniga patsientidel esineb teiste AZF piirkonna deletsioonidega võrreldes rohkem azoospermiat ning kerget ja rasket oligozoospemiat. AZFc piirkonna deleteerumine põhjustab spermotogeneesi rikkeid, mis takistavad loomulikku ja kunstlikku viljastamist. Deletsioonid, mis hõlmavad enda all DAZ geeni, on kõige sagedamini esinevad. DAZ geeniklaster on 380 kb pikk, koosnedes seitsmest DAZ geeni koopiast, millest 4 on väga lähestikku koos. Kõigil neljal DAZ geenil on identne DNA järjestus (>99,9%) ja erinev suurus: DAZ1 on 65 kb pikk, DAZ2 70 kb, DAZ3 50 kb ja DAZ4 55 kb. Kuigi enamiku deletsioonide alla lähevad kõik 4 DAZ geeni, põhjustab ainult kahe DAZ geeni puudumine spermatogeneesi häireid. AZFc piirkonna gr/gr deletsioon eemaldab 3.5 Mb pikkuse ala, millesse kuulub kaks DAZ geeni koopiat ja üks CDY1 koopia.

AZFd piirkond

AZFd piirkond asub AZFb ja AZFc piirkonna vahel. SY133, SY145, SY153 ja SY152 STS markereid võib kasutada AZFd piirkonna detekteerimiseks. Kõige sagedamini on puudu SY153 STS marker. AZFd piirkonna deletsiooniga patsienditel võib esineda kerge oligozoospermia. Patsiendid võivad omada normaalset spermatosoidide arvu, kuid on ebanormaalse morfoloogiaga.

Tekke põhjus

Y-kromosoomi mikrodeletsioonide parandamise moodus erineb teistest kromosoomidest. Inimese Y-kromosoom kandub isalt pojale üle otse, mitte nagu teised kromosoomid, mille võimalikud vead parandatakse ema ja isa kromosoomi kombineerumise teel. Y-kromosoomi NRY ei osale X-kromosoomiga kombineerumisel, seetõttu esineb Y-kromosoomis looduslik valik, teatud deletsiooniga inimene ei saa järglasi.

Määramismeetodid

Y-kromosoomi mikrodeletsioone detekteeridakse hetkel PCR-iga (polymerase chain reaction). PCR on meetod, mida kasutatakse DNA või RNA järjestuse kordistamiseks või mikrodeletsioonide leidmiseks, seljuhul kasutatakse DNA konkreetsete fragmentide amplifitseerimist.
Mehe DNA proov segatakse umbes 300 teadaoleva STS markeriga (sequence-tagged sites on suhteliselt lühike, kergesti PCR amplifitseeritav järjestus (200–500 bp), mille kaudu saab detekteerida genoomijärjestusi, mille asukoht genoomis on kaardistatud). Seejärel kasutatakse polümeraasi ahelreaktsiooni amplifitseerimiseks ning geelelektroforeesi, et näha, kas DNAs esineb valitud markereid.

Sperma analüüs

Azoospermia korral puuduvad spermid täielikult spermast. Aspermia korral puudub ejakulatsiooni ajal sperma. Oligospermia korral on spermide hulk väiksem kui 10 miljonit/ml. Astenozoospermia korral on spermide liikuvus väiksem kui 40%. Teratozoospermia korral on 40% spermidest ebanormaalse morfoloogiaga. Nekrospermia korral on spermid elujõuetud. Oligoastenozoospermia korral on spermide liikuvuse tihedus väiksem kui 8 miljonit/ml. Hematospermia korral on spermas punased verelibled ehk erütrotsüüdid. Püospermia korral on spermas valged verelibled ehk leukotsüüdid. Polüzoospermia korral on spermide kontsentratsioon ülemäära kõrge.