Preview

Андрология и генитальная хирургия

Расширенный поиск

ВЫЯВЛЕНИЕ НАРУШЕНИЙ МЕЙОЗА И СПЕРМАТОГЕНЕЗА МЕТОДАМИ СВЕТОВОЙ, ЭЛЕКТРОННОЙ И ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ МИКРОСКОПИИ

https://doi.org/10.17650/2070-9781-2018-19-1-24-35

Полный текст:

Аннотация

Введение. Бесплодие диагностируется у 10–15 % пар, желающих иметь детей. Приблизительно в половине случаев это обусловлено снижением фертильности мужчин. Нарушение сперматогенеза нередко вызвано сбоями в течении ключевых событий профазы I мейоза – синапсиса, репарации, рекомбинации и десинапсиса гомологичных хромосом. Все эти события связаны с уникальной структурой мейотического ядра – синаптонемным комплексом. Поведение латеральных элементов синаптонемного комплекса служат парадигмой поведения хромосом в профазе мейоза и индикатором нарушений синапсиса хромосом.

Цель исследования – оценка возможностей использования методов анализа распластанных ядер сперматоцитов для установления причин нарушения сперматогенеза и для оценки генетических и репродуктивных рисков использования тестикулярных сперматозоидов в программах экстракорпорального оплодотворения, использующих технологию интрацитоплазматической инъекции сперматозоида.

Материалы и методы. Исследование выполнено на биоптатах яичек, полученных от инфертильных пациентов методом открытой мультифокальной тестикулярной биопсии. Суспензии клеток микробиоптатов яичек исследовали под световым микроскопом. Структуру синаптонемного комплекса в распластанных ядрах сперматоцитов изучали методом электронной микроскопии. Целевые мейотические белки (SCP3, RAD51, MLH1, γH2AX) в таких ядрах локализовали методом флуоресцентной микроскопии. Результаты. Описаны возможности светомикроскопического анализа суспензий тестикулярных клеток для оценки состояния сперматогенеза. Детально представлены особенности структурной организации полового (ХY) бивалента, лежащие в основе определения стадий профазы I мейоза в сперматоцитах человека. Описаны признаки «ареста» мейоза, нарушения архитектоники мейотических ядер, синапсиса и рекомбинации хромосом, процессов хиазмообразования и транскрипционной инактивации хроматина в сперматоцитах человека в профазе I мейоза.

Заключение. Представленные результаты демонстрируют целесообразность использования методов электронно-микроскопического и иммуноцитохимического анализа распластанных ядер сперматоцитов в практикe работы репродуктивных центров. Использование этих методов важно для понимания механизмов формирования бесплодия, выявления генетических и репродуктивных рисков использования тестикулярных сперматозоидов в программах экстракорпорального оплодотворения.

Об авторах

О. Л. Коломиец
ФГБУН Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
Россия

Оксана Леонидовна Коломиец 

119991 Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3



М. А. Лелекова
ФГБУН Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
Россия
119991 Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3


А. А. Кашинцова
ФГБУН Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
Россия
119991 Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3


Л. Ф. Курило
ФГБНУ «Медико-генетический научный центр»
Россия
115522 Москва, ул. Москворечье, 1


Е. Е. Брагина
ФГБНУ «Медико-генетический научный центр»
Россия
115522 Москва, ул. Москворечье, 1


В. Б. Черных
ФГБНУ «Медико-генетический научный центр»
Россия
115522 Москва, ул. Москворечье, 1


М. Ю. Габлия
ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»
Россия

Кафедра клинической андрологии факультета повышения квалификации медицинских работников 

117198 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 21, к. 3



И. В. Виноградов
ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»
Россия

Кафедра клинической андрологии факультета повышения квалификации медицинских работников 

117198 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 21, к. 3



И. И. Витязева
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии» Минздрава России
Россия
117036 Москва, ул. Дмитрия Ульянова, 11


С. В. Боголюбов
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии» Минздрава России
Россия
117036 Москва, ул. Дмитрия Ульянова, 11


В. Е. Спангенберг
ФГБУН Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
Россия
119991 Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3


Список литературы

1. Райцина С.С. Сперматогенез и структурные основы его регуляции. М.: Наука, 1985. 206 с.

2. Carrell D.T., De Jonge C., Lamb D.J. The genetics of male infertility: a field of study whose time is now. Arch Androl 2006;52(4):269–74. DOI: 10.1080/01485010500503603. PMID: 16728342.

3. Курило Л.Ф., Сорокина Т.М., Черных В.Б. и др. Структура генетически обусловленных заболеваний органов половой системы у человека. Андрология и генитальная хирургия 2011;12(3):17–26.

4. Hamada A.J., Esteves S.C., Agarwal A. A comprehensive review of genetics and genetic testing in azoospermia. Clinics (Sao Paulo) 2013;68(1):39–60. DOI: 10.6061/clinics/2013(Sup01)06. PMID: 23503954.

5. Sciurano R.B., Luna Hisano C.V., Rahn M. et al. Focal spermatogenesis originates in euploid germ cells in classical Klinefelter patients. Hum Reprod 2009;24(9):2353–60. DOI: 10.1093/humrep/dep180. PMID: 19443454.

6. Черных В.Б. AZF делеции – частая генетическая причина бесплодия у мужчин: современное состояние исследований. Проблемы репродукции 2009;15(1):10–5.

7. Khalil A.M., Wahlestedt C. Epigenetic mechanisms of gene regulation during mammalian spermatogenesis. Epigenetics 2008;3(1):21–7. DOI: 10.4161/epi.3.1.5555. PMID: 184160296.

8. Moses M.J. New cytogenetic studies on mammalian meiosis. In: Animal Models in Human Reproduction. Ed. by M. Serio, L. Martini. N.-Y., 1980. Pp. 169–190.

9. Dobson M.J., Pearlman R.E., Karaiskakis A. et al. Synaptonemal complex proteins: occurrence, epitope mapping and chromosome disjunction. J Cell Sci 1994;107(Pt10):2749–60. PMID: 7876343.

10. Heyting C. Synaptonemal complex: structure and function. Curr Opin Cell Biol 1996;8(3):389–96. PMID: 8743892.

11. Богданов Ю.Ф., Коломиец О.Л. Синаптонемный комплекс – индикатор мейоза и изменчивости хромосом. М., 2007. 358 с.

12. Pacheco S., Marcet-Ortega M., Lange J. et al. The ATM signaling cascade promotes recombination-dependent pachytene arrest in mouse spermatocytes. PLoS Genet 2015;11(3):e1005017. DOI: 10.1371/journal.pgen.1005017. PMID: 25768017.

13. Zickler D., Kleckner N. Recombination, pairing, and synapsis of homologs during meiosis. Cold Spring Harb Perspect Biol 2015;7(6).pii:a016626. DOI: 10.1101/ cshperspect.a016626. PMID: 25986558.

14. Moses M.J. Chromosomal structures in crayfish spermatocytes. J Biophys Biochem Cytol 1956;2(2):215–8. PMID: 13319383. PMCID: PMC2223961.

15. Fawcett D.W. The fine structure of chromosomes in the meiotic prophase of vertebrate spermatocytes. J Biophys Biochem Cytol 1956;2(4):403–6. PMID: 13357504. PMCID: PMC2229679.

16. King R.C. The meiotic behavior of the Drosophila oocyte. Int Rev Cytol 1970;28:125–68. DOI: 10.1016/S0074-7696(08)62542-5. PMID: 4908567.

17. Counce S., Meyer G. Differentiation of the synaptonemal complex and the kinetochore in Locusta spermatocytes studied by whole mount electron microscopy. Chromosoma 1973;44(2):231–53. PMID: 4778070.

18. Коломиец О.Л., Aбудуев Н.К., Мазурова Т.Ф. и др. Повреждающее действие антибиотиков на структуру синаптонемных комплексов мейотических хромосом мыши. Генетика 2001;37(2):197–206. PMID: 11253426.

19. Коломиец О.Л., Ацаева М.М., Дадашев С.Я. и др. Нарушения структуры синаптонемных комплексов и селекции сперматоцитов I порядка мыши в ответ на введение лекарственных препаратов. Генетика 2013;49(11):1261–9 PMID: 25470926.

20. Turner J., Mahadevaiah S., FernandezCapetillo O. et al. Silencing of unsynased meiotic chromosomes in the mouse. Genetics 2005;37(1):41–7. DOI: 10.1038/ng1484. PMID: 15580272.

21. Homolka D., Jansa P., Forejt J. Genetically enhanced asynapsis of autosomal chromatin promotes transcriptional dysregulation and meiotic failure. Chromosoma 2012;121(1):91–104. DOI: 10.1007/s00412-011-0346-5. PMID: 22002499.

22. Коломиец О.Л., Мазурова Т.Ф., Богданов Ю.Ф. и др. Анализ структуры и поведения синаптонемных комплексов самцов мыши после длительного введения неоаквасепта. Генетика 1993;29(12):1982–91. PMID: 8119577.

23. Spangenberg V., Arakelyan M., Galoyan E. et al. Reticulate evolution of the rock lizards: meiotic chromosome dynamics and spermatogenesis in diploid and triploid males of the genus Darevskia. Genes (Basel) 2017;8(6).pii:E149. DOI: 10.3390/genes8060149. PMID: 28538689.

24. Moens P.B., Earnshaw W.C. Antitopoisomerase II recognizes meiotic chromosome cores. Chromosoma 1989;98(5):317–22. PMID: 2558860.

25. Matveevsky S.N., Pavlova S.V., Atsaeva M.M. et al. Dual mechanism of chromatin remodeling in the common shrew sex trivalent (XY1Y2). Comp Cytogen 2017;11(4):727–45. DOI: 10.3897/CompCytogen.v11i4.13870. PMID: 29114363. PMCID: PMC5672328.

26. Jamsai D., O’Bryan M.K. Mouse models in male fertility research. Asian J Androl 2011;13(1):139–51. DOI: 10.1038/aja.2010.101. PMID: 21057516.

27. Feng C.A., Spiller C., Merriner D.J. et al. SOX30 is required for male fertility in mice. Sci Rep 2017;7(1):17619. DOI: 10.1038/s41598-017-17854-5. PMID: 29247201.

28. Solari A.J. Synaptonemal complexes and associated structures in microspread human spermatocytes. Chromosoma 1980;81(3):315–37. PMID: 7192619.

29. Martin R.H. Meiotic errors in human oogenesis and spermatogenesis. Reprod Biomed Online 2008;16(4):523–31. PMID: 18413061.

30. Tempest H.G. Meiotic recombination errors, the origin of sperm aneuploidy and clinical recommendations. Syst Biol Reprod Med 2011;57(1–2):93–101. DOI: 10.3109/19396368.2010.504879. PMID: 21204593.

31. De Vries M., Ramos L., de Boer P. Immunofluorescent characterization of meiotic recombination in human males with variable spermatogenesis. Andrology 2013;1(2):262–73. DOI: 10.1111/j.2047-2927.2012.00039.x. PMID: 23413139.

32. WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen. 5th ed. WHO Press, 2010.

33. Патент на изобретение № 2328736/ 10.07.2008. Бюл. № 19. Курило Л.Ф. Способ цитологической диагностики нарушения сперматогенеза. Доступно по: http://www.freepatent.ru/patents/2328736. Ссылка активна на 20.02.2018.

34. Sun F., Kozak G., Scott S. Variation in meiotic recombination frequencies among human males. Hum Genet 2005;116(3):172–8. DOI: 10.1093/humrep/deh335. PMID: 15578224.

35. Tang W.H., Jiang H., Ma L.L. et al. Detection of spermatozoa in the testicular tissue of non-obstructive azoospermia patients: cell suspension examination versus histopathology. Zhonghua Nan Ke Xue 2013;19(1):68–71. PMID: 23469666.

36. Miyamoto T., Minase G., Shin T. et al. Human male infertility and its genetic causes. Reprod Med Biol 2017;16(2):81–8. DOI: 10.1002/rmb2.12017. PMID: 29259455.

37. Gardner R.J.M., Sutherland G.R., Grant R. Chromosome Abnormalities and Genetic Counseling. 4th ed. Oxford University Press, 2011. 648 p.


Для цитирования:


Коломиец О.Л., Лелекова М.А., Кашинцова А.А., Курило Л.Ф., Брагина Е.Е., Черных В.Б., Габлия М.Ю., Виноградов И.В., Витязева И.И., Боголюбов С.В., Спангенберг В.Е. ВЫЯВЛЕНИЕ НАРУШЕНИЙ МЕЙОЗА И СПЕРМАТОГЕНЕЗА МЕТОДАМИ СВЕТОВОЙ, ЭЛЕКТРОННОЙ И ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ МИКРОСКОПИИ. Андрология и генитальная хирургия. 2018;19(1):24-35. https://doi.org/10.17650/2070-9781-2018-19-1-24-35

For citation:


Kolomiets O.L., Lelekova M.A., Kashintsova A.A., Kurilo L.F., Bragina E.E., Chernykh V.B., Gabliya M.Y., Vinogradov I.V., Vityazeva I.I., Bogolyubov S.V., Spangenberg V.E. DETECTION OF HUMAN MEIOTIC AND SPERMATOGENETIC ANOMALIES USING LIGHT, ELECTRON AND FLUORESCENCE MICROSCOPY. Andrology and Genital Surgery. 2018;19(1):24-35. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/2070-9781-2018-19-1-24-35

Просмотров: 112


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2070-9781 (Print)
ISSN 2412-8902 (Online)