Андрология и генитальная хирургия. 2021; 22: 66-77
CAG-полиморфизм гена андрогенового рецептора и сперматологические показатели у пациентов с патозооспермией с наличием или отсутствием микроделеций Y-хромосомы и у мужчин с нормозооспермией
https://doi.org/10.17650/1726-9784-2021-22-2-66-77Аннотация
Введение. Влияние полиморфных вариантов гена андрогенового рецептора (AR) на сперматогенез и показатели семенной жидкости у мужчин с различным генотипом по другим локусам недостаточно изучено.
Цель работы - исследование влияния (CAG)-полиморфизма гена AR на сперматологические параметры у мужчин с нарушением фертильности с наличием и отсутствием частичных делеций региона Д2Рс Y-хромосомы. Материалы и методы. В исследование были включены 988 неродственных российских пациентов с патозооспермией, из них 591 пациент без микроделеций Y-хромосомы и 397 пациентов с частичными делециями региона AZFc Y-хромосомы. Контрольную группу составил 131 мужчина с нормозооспермией. Всем мужчинам, участвовавшим в исследовании, был выполнен спермиологический анализ и проведено генетическое исследование. Геномную ДНК выделяли из лимфоцитов периферической венозной крови и эякулята. Анализ полиморфизма (вДв)п-повтора в экзоне 1 гена AR выполняли с помощью полимеразной цепной реакции методом полиморфизма длин амплифицированных фрагментов.
Результаты. Сформированы 3 группы: пациенты с патозооспермией с наличием (n = 32) и отсутствием (n = 451) микроделеций Y-хромосомы и мужчины с нормозооспермией (контроль, n = 131). Медиана и квартили количества CAG-повторов в группах составили 22 и 20-25 соответственно. По числу тринуклеотидных повторов гена AR все пациенты были разделены на подгруппы: носители коротких ((CAG)n ≤18), средних ((CAG)n = 19-25) и длинных ((CAG)n ≥26) аллелей. Средние аллели преобладали во всех группах, у мужчин без AZFc-делеций и с микроделециями их частота составила 79,3 и 81,4 % соответственно, в контрольной группе - 81,7 %.
Заключение. Не выявлено корреляции сперматологических показателей (концентрации и общего количества сперматозоидов, количества живых, прогрессивно подвижных и морфологически нормальных сперматозоидов) с числом тринуклеотидных повторов. Обнаружены статистически значимые различия (р ≤0,045) по концентрации и общему количеству, количеству живых, прогрессивно подвижных и морфологически нормальных сперматозоидов между мужчинами с нормозооспермией (контроль) и пациентами с патозооспермией с наличием и отсутствием микроделеций Y-хромосомы в подгруппах носителей коротких, средних и длинных аллелей.
Список литературы
1. Krausz C., Riera-Escamilla A. Genetics of male infertility. Nat Rev Urol 2018;15(6):369—84. DOI: 10.1038/s41585-018-0003-3.
2. Tahmasbpour E., Balasubramanian D., Agarwal A. A multifaceted approach to understanding male infertility: Gene mutations, molecular defects and assisted reproductive techniques (ART). J Assist Reprod Genet 2014;31(9):1115-37. DOI: 10.1007/s10815-014-0280-6.
3. Loy C.J., Yong E.L. Sex, infertility and the molecular biology of the androgen receptor. Curr Opin Obstet Gynecol 2001;13(3):315—21. DOI: 10.1097/00001703-200106000-00012.
4. Yong E.L., Loy C.J., Sim K.S. Androgen receptor gene and male infertility. Hum Reprod Update 2003;9(1):1 —7. DOI: 10.1093/humupd/dmg003.
5. Holdcraft R.W., Braun R.E. Androgen receptor function is required in Sertoli cells for the terminal differentiation of haploid spermatids. Development 2004;131(2):459—67. DOI: 10.1242/dev.00957.
6. Hasani N., Meybodi A.M., Rafaee A. et al. Spermatogenesis disorder is associated with mutations in the ligand-binding domain of an androgen receptor. Andrologia 2019;51(10):e13376. DOI: 10.1111/and.13376.
7. Lubahn D.B., Joseph D.R., Sar M. et al. The human androgen receptor: complementary deoxyribonucleic acid cloning, sequence analysis and gene expression in prostate. Mol Endocr 1988;2(12):1265—75. DOI: 10.1210/mend-2-12-1265.
8. Tse J.Y.M., Liu V.W.S., Yeung W.S.B. et al. Molecular analysis of the androgen receptor gene in Hong Kong Chinese infertile men. J Assist Reprod Genet 2003;20(6):227-33. DOI: 10.1023/a:1024107528283.
9. Milatiner D., Halle D., Huerta M. et al. Associations between androgen receptor CAG repeat length and sperm morphology. Hum Reprod 2004;19(6):1426—30. DOI: 10.1093/humrep/deh251.
10. Nenonen H.A., Giwercman A., Hallengren E. et al. Non-linear association between androgen receptor CAG repeat length and risk of male subfertility a meta-analysis. Int J Androl 2011;34(4):327—32. DOI: 10.1111/j.1365-2605.2010.01084.x.
11. Черных В.Б., Руднева С.А., Сорокина Т.М. и др. Влияние CAG-полиморфизма гена андрогенового рецептора (AR) на сперматогенез у мужчин с бесплодием. Андрология и генитальная хирургия 2015;16(4):55—61. DOI: 10.17650/2070-9781-2015-16-4-55-61.
12. Pan B., Li R., Chen Y. et al. Androgen receptor (AR)-CAG trinucleotide repeat length and idiopathic male infertility: a case-control trial and a meta-analysis. Medicine (Baltimore) 2016;95(10):e2878. DOI: 10.1097/MD.0000000000002878.
13. Batiha O., Haifawi S., Al-Smadi M. et al. Molecular analysis of CAG repeat length of the androgen receptor gene and Y chromosome microdeletions among Jordanian azoospermic infertile males. Andrologia 2018;50(4):e12979. DOI: 10.1111/and.12979.
14. Меликян Л.П., Близнец Е.А., Поляков А.В. и др. Полиморфизм CAG-повторов в экзоне 1 гена андрогенового рецептора у российских мужчин с нормозооспермией и патозоо-спермией. Генетика 2020;56(8):974—80. DOI: 10.31857/S001667582008010X.
15. Vogt P.H., Edelmann A., Kirsch S. et al. Human Y chromosome azoospermia factors (AZF) mapped to different subregions in Yq11. Hum Mol Genet 1996;5(7):933—43. DOI: 10.1093/hmg/5.7.933.
16. Kuroda-Kawaguchi T., Skaletsky H., Brown L.G. et al. The AZFc region of the Y chromosome features massive palindromes and uniform recurrent deletions in infertile men. Nat Genet 2001;29(3):279—86. DOI: 10.1038/ng757.
17. Krausz C., Hoefsloot L., Simoni M. et al. EAA/EMQN best practice guidelines for molecular diagnosis of Y-chromosomal microdeletions: state-of-the-art 2013. Andrology 2014;2(1):5—19. DOI: 10.1111/j.2047-2927.2013.00173.x.
18. Repping S., Skaletsky H., Brown L. et al. Polymorphism for a 1.6-Mb deletion of the human Y chromosome persists through balance between recurrent mutation and haploid selection. Nat Genet 2003;35(3):247-51. DOI: 10.1038/ng1250.
19. Repping S., van Daalen S.K., Korver C.M. et al. A family of human Y chromosomes has dispersed throughout northern Eurasia despite a 1.8-Mb deletion in the azoospermia factor c region. Genomics 2004;83(6):1046-52. DOI: 10.1016/j.ygeno.2003.12.018.
20. Navarro-Costa P., Gonjalves J., Plancha C.E. The AZFc region of the Y chromosome: at the crossroads between genetic diversity and male infertility. Hum Reprod Update 2010;16(5):525-42. DOI: 10.1093/humupd/dmq005.
21. Rozen S.G., Marszalek J.D., Irenze K. et al. AZFc deletions and spermatogenic failure: a population-based survey of 20,000 Y chromosomes. Am J Hum Genet 2012;91(5):890-96. DOI: 10.1016/j.ajhg.2012.09.003.
22. Черных В.Б., Руднева С.А., Сорокина Т.М. и др. Характеристика состояния сперматогенеза у мужчин с с бесплодием, имеющих различные типы делеций AZFc-региона. Андрология и генитальная хирургия 2014;15(2):48—57. DOI: 10.17650/2070-9781-2014-2-48-57.
23. Руководство ВОЗ по исследованию и обработке эякулята человека. 5-е изд. Пер. с англ. Н.П. Макарова, научн. ред. Л.Ф. Курило. М.: Капитал Принт, 2012. 291с.
24. Щагина О.А., Миронович О.Л., Забненкова В.В. и др. Экспансия CAG-повтора в экзоне 1 гена AR у больных спинальной амиотрофией. Медицинская генетика 2017;16(9):31-6.
25. von Eckardstein S., Syska A., Gromoll J. et al. Inverse correlation between sperm concentration and number of androgen receptor CAG repeats in normal men. J Clin Endocrinol Metab 2001;86(6):2585— 90. DOI: 10.1210/jcem.86.6.7608.
26. Komori S., Kasumi H., Kanazawa R. et al. CAG repeat length in the androgen receptor gene of infertile Japanese males with oligozoospermia. Mol Hum Reprod 1999;5(1):14-6. DOI: 10.1093/molehr/5.1.14.
27. Mifsud A., Sim C.K., Boettger-Tong H. et al. Trinucleotide (CAG) repeat polymorphisms in the androgen receptor gene: molecular markers of risk for male infertility. Fertil Steril 2001;75(2):275-81. DOI: 10.1016/S0015-0282(00)01693-9.
28. Boroujeni P.B., Firouzi V., Moradi S.Z. et al. Study of trinucleotide expansions and expression of androgen receptor in infertile men with abnormal spermogram referred to Royan institute. Andrologia 2018;50(10):e13121. DOI: 10.1111/and.13121.
29. Giagulli V.A, Carbone M.D., De Pergola G. et al. Could androgen receptor gene CAG tract polymorphism affect spermatogenesis in men with idiopathic infertility? J Assist Reprod Genet 2014;31(6):689-97. DOI: 10.1007/s10815-014-0221-4.
30. Фесай О.А., Кравченко С.А., Тыркус М.Я. и др. CAG-полиморфизм гена андрогенового рецептора у мужчин с азооспермией и олигозооспер-мией из Украины. Цитология и генетика 2009;43(6):45-51.
31. Сафина Н.Ю., Яманди Т.А., Черных В.Б. и др. Генетические факторы мужского бесплодия, их сочетания и спермиологическая характеристика мужчин с нарушением фертильности. Андрология и генитальная хирургия 2018;19(2):40— 51. DOI: 10.17650/2070-9781-2018-19-2-40-51.
Andrology and Genital Surgery. 2021; 22: 66-77
CAG polymorphism of the Androgen Receptor gene and semen parameters in pathozoospermic patients with and without Y chromosome microdeletions, and in normozoospermic men
https://doi.org/10.17650/1726-9784-2021-22-2-66-77Abstract
Introduction. The effect of polymorphic variants of the androgen receptor gene (AR) on spermatogenesis and semen parameters in men with different genotypes for other loci has not been sufficiently studied.
The aim of this work was to study the effect of the (CAG)n polymorphism of the AR gene on semen parameters in men with impaired fertility, with and without partial deletions of the AZFс region from the Y chromosome.
Materials and methods. The study included 988 unrelated Russian patients with pathozoospermia, including 591 patients without Y chromosome microdeletions and 397 patients with partial deletions of the AZFc region of the Y chromosome. The control group consisted of 131 normozoospermic men. All men who participated in the study underwent semen analysis and genetic testing. Genomic DNA was isolated from peripheral venous blood lymphocytes and ejaculate. The analysis of the polymorphism of (GAG)n repeat in exon 1 of the AR gene was performed using a polymerase chain reaction by the amplified fragment length polymorphism method.
Results. Three groups were studied: patients with pathozoospermia with (n = 32) and without (n = 541) Y chromosome microdeletions, and normozoospermic men (control, n = 131). The median and quartiles of the number of CAG repeats in the groups were 22 and 20-25, respectively. According to the number of trinucleotide repeats of the AR gene, all patients were divided into subgroups: carriers of short ((GAG)n ≤18), medium ((GAG)n = 19-25) and long ((GAG)n ≥26) alleles. Medium alleles prevailed in all groups; in men without AZFc deletions and with microdeletions, their frequency was 79.3 and 81.4 %, respectively, in controls - 81.7 %.
Conclusion. No correlation was found in examined cohort for semen parameters (sperm concentration and total number, number of live, progressively motile and morphologically normal spermatozoa) from the number of trinucleotide repeats. However, a statistically significant difference (p ≤0.045; FDR correction) was found in concentration and total number, number of live, progressively motile and morphologically normal spermatozoa when comparing men with nomrozoospermia (control) with patients with pathozoospermia with and without partial AZFc deletions in subgroups of carriers of short, medium and long alleles.
References
1. Krausz C., Riera-Escamilla A. Genetics of male infertility. Nat Rev Urol 2018;15(6):369—84. DOI: 10.1038/s41585-018-0003-3.
2. Tahmasbpour E., Balasubramanian D., Agarwal A. A multifaceted approach to understanding male infertility: Gene mutations, molecular defects and assisted reproductive techniques (ART). J Assist Reprod Genet 2014;31(9):1115-37. DOI: 10.1007/s10815-014-0280-6.
3. Loy C.J., Yong E.L. Sex, infertility and the molecular biology of the androgen receptor. Curr Opin Obstet Gynecol 2001;13(3):315—21. DOI: 10.1097/00001703-200106000-00012.
4. Yong E.L., Loy C.J., Sim K.S. Androgen receptor gene and male infertility. Hum Reprod Update 2003;9(1):1 —7. DOI: 10.1093/humupd/dmg003.
5. Holdcraft R.W., Braun R.E. Androgen receptor function is required in Sertoli cells for the terminal differentiation of haploid spermatids. Development 2004;131(2):459—67. DOI: 10.1242/dev.00957.
6. Hasani N., Meybodi A.M., Rafaee A. et al. Spermatogenesis disorder is associated with mutations in the ligand-binding domain of an androgen receptor. Andrologia 2019;51(10):e13376. DOI: 10.1111/and.13376.
7. Lubahn D.B., Joseph D.R., Sar M. et al. The human androgen receptor: complementary deoxyribonucleic acid cloning, sequence analysis and gene expression in prostate. Mol Endocr 1988;2(12):1265—75. DOI: 10.1210/mend-2-12-1265.
8. Tse J.Y.M., Liu V.W.S., Yeung W.S.B. et al. Molecular analysis of the androgen receptor gene in Hong Kong Chinese infertile men. J Assist Reprod Genet 2003;20(6):227-33. DOI: 10.1023/a:1024107528283.
9. Milatiner D., Halle D., Huerta M. et al. Associations between androgen receptor CAG repeat length and sperm morphology. Hum Reprod 2004;19(6):1426—30. DOI: 10.1093/humrep/deh251.
10. Nenonen H.A., Giwercman A., Hallengren E. et al. Non-linear association between androgen receptor CAG repeat length and risk of male subfertility a meta-analysis. Int J Androl 2011;34(4):327—32. DOI: 10.1111/j.1365-2605.2010.01084.x.
11. Chernykh V.B., Rudneva S.A., Sorokina T.M. i dr. Vliyanie CAG-polimorfizma gena androgenovogo retseptora (AR) na spermatogenez u muzhchin s besplodiem. Andrologiya i genital'naya khirurgiya 2015;16(4):55—61. DOI: 10.17650/2070-9781-2015-16-4-55-61.
12. Pan B., Li R., Chen Y. et al. Androgen receptor (AR)-CAG trinucleotide repeat length and idiopathic male infertility: a case-control trial and a meta-analysis. Medicine (Baltimore) 2016;95(10):e2878. DOI: 10.1097/MD.0000000000002878.
13. Batiha O., Haifawi S., Al-Smadi M. et al. Molecular analysis of CAG repeat length of the androgen receptor gene and Y chromosome microdeletions among Jordanian azoospermic infertile males. Andrologia 2018;50(4):e12979. DOI: 10.1111/and.12979.
14. Melikyan L.P., Bliznets E.A., Polyakov A.V. i dr. Polimorfizm CAG-povtorov v ekzone 1 gena androgenovogo retseptora u rossiiskikh muzhchin s normozoospermiei i patozoo-spermiei. Genetika 2020;56(8):974—80. DOI: 10.31857/S001667582008010X.
15. Vogt P.H., Edelmann A., Kirsch S. et al. Human Y chromosome azoospermia factors (AZF) mapped to different subregions in Yq11. Hum Mol Genet 1996;5(7):933—43. DOI: 10.1093/hmg/5.7.933.
16. Kuroda-Kawaguchi T., Skaletsky H., Brown L.G. et al. The AZFc region of the Y chromosome features massive palindromes and uniform recurrent deletions in infertile men. Nat Genet 2001;29(3):279—86. DOI: 10.1038/ng757.
17. Krausz C., Hoefsloot L., Simoni M. et al. EAA/EMQN best practice guidelines for molecular diagnosis of Y-chromosomal microdeletions: state-of-the-art 2013. Andrology 2014;2(1):5—19. DOI: 10.1111/j.2047-2927.2013.00173.x.
18. Repping S., Skaletsky H., Brown L. et al. Polymorphism for a 1.6-Mb deletion of the human Y chromosome persists through balance between recurrent mutation and haploid selection. Nat Genet 2003;35(3):247-51. DOI: 10.1038/ng1250.
19. Repping S., van Daalen S.K., Korver C.M. et al. A family of human Y chromosomes has dispersed throughout northern Eurasia despite a 1.8-Mb deletion in the azoospermia factor c region. Genomics 2004;83(6):1046-52. DOI: 10.1016/j.ygeno.2003.12.018.
20. Navarro-Costa P., Gonjalves J., Plancha C.E. The AZFc region of the Y chromosome: at the crossroads between genetic diversity and male infertility. Hum Reprod Update 2010;16(5):525-42. DOI: 10.1093/humupd/dmq005.
21. Rozen S.G., Marszalek J.D., Irenze K. et al. AZFc deletions and spermatogenic failure: a population-based survey of 20,000 Y chromosomes. Am J Hum Genet 2012;91(5):890-96. DOI: 10.1016/j.ajhg.2012.09.003.
22. Chernykh V.B., Rudneva S.A., Sorokina T.M. i dr. Kharakteristika sostoyaniya spermatogeneza u muzhchin s s besplodiem, imeyushchikh razlichnye tipy deletsii AZFc-regiona. Andrologiya i genital'naya khirurgiya 2014;15(2):48—57. DOI: 10.17650/2070-9781-2014-2-48-57.
23. Rukovodstvo VOZ po issledovaniyu i obrabotke eyakulyata cheloveka. 5-e izd. Per. s angl. N.P. Makarova, nauchn. red. L.F. Kurilo. M.: Kapital Print, 2012. 291s.
24. Shchagina O.A., Mironovich O.L., Zabnenkova V.V. i dr. Ekspansiya CAG-povtora v ekzone 1 gena AR u bol'nykh spinal'noi amiotrofiei. Meditsinskaya genetika 2017;16(9):31-6.
25. von Eckardstein S., Syska A., Gromoll J. et al. Inverse correlation between sperm concentration and number of androgen receptor CAG repeats in normal men. J Clin Endocrinol Metab 2001;86(6):2585— 90. DOI: 10.1210/jcem.86.6.7608.
26. Komori S., Kasumi H., Kanazawa R. et al. CAG repeat length in the androgen receptor gene of infertile Japanese males with oligozoospermia. Mol Hum Reprod 1999;5(1):14-6. DOI: 10.1093/molehr/5.1.14.
27. Mifsud A., Sim C.K., Boettger-Tong H. et al. Trinucleotide (CAG) repeat polymorphisms in the androgen receptor gene: molecular markers of risk for male infertility. Fertil Steril 2001;75(2):275-81. DOI: 10.1016/S0015-0282(00)01693-9.
28. Boroujeni P.B., Firouzi V., Moradi S.Z. et al. Study of trinucleotide expansions and expression of androgen receptor in infertile men with abnormal spermogram referred to Royan institute. Andrologia 2018;50(10):e13121. DOI: 10.1111/and.13121.
29. Giagulli V.A, Carbone M.D., De Pergola G. et al. Could androgen receptor gene CAG tract polymorphism affect spermatogenesis in men with idiopathic infertility? J Assist Reprod Genet 2014;31(6):689-97. DOI: 10.1007/s10815-014-0221-4.
30. Fesai O.A., Kravchenko S.A., Tyrkus M.Ya. i dr. CAG-polimorfizm gena androgenovogo retseptora u muzhchin s azoospermiei i oligozoosper-miei iz Ukrainy. Tsitologiya i genetika 2009;43(6):45-51.
31. Safina N.Yu., Yamandi T.A., Chernykh V.B. i dr. Geneticheskie faktory muzhskogo besplodiya, ikh sochetaniya i spermiologicheskaya kharakteristika muzhchin s narusheniem fertil'nosti. Andrologiya i genital'naya khirurgiya 2018;19(2):40— 51. DOI: 10.17650/2070-9781-2018-19-2-40-51.
