介绍不孕症的定义是在经过至少一年的无避孕措施的定期性生活后未能怀孕。据报道，育龄夫妇中约有8％-12％处于不育状态，而其中约50％的夫妇不育是由男性因素导致的。已报道在大约1％的男性和10％-15％的不育男性中患有无精症。根据这个百分比，目前男性不育和无精症可被视为一种常见疾病。但是，大多数男性不育症被归为特发性，约占所有病例的50％，其原因尚不清楚。因此，从事生殖医学的医师和研究人员最重要的任务之一是根据其原因对特发性男性不育症进行分类，并揭示其致病原因。在非梗阻性无精症（NOA）和严重的少弱畸形精子症中，有15％-20％的患者确诊染色体或基因疾病。近期的一篇评论文章报道说，基因异常至少可能解释了一部分特发性病例。实际上，在临床实践中，Y染色体微缺失分析已成为患有严重少精症和无精症的患者的常规检验方法。Y染色体微缺失指的是分布在Y染色体上的无精症因子（AZF）区域中基因的缺失。AZF的缺失是目前无精症生精状况和睾丸显微取精手术（micro-TESE）成功率的唯一预测指标。此外，得力于基因组分析技术的最新进展，特别是在最近的十年中，研究发现了许多与男性不育症相关的遗传变异。下一代测序技术在寻找候选基因方面做出了特别重要的贡献。此外，最近不仅研究了基因组学，而且还研究了表观遗传学机制。表观遗传学在不改变DNA序列的前提下通过DNA或组蛋白（在某些情况下，DNA和组蛋白）中染色质的可逆修饰来调节基因表达和基因组稳定性。迄今为止，针对染色体异常和无精症因子缺失的基因检测可以为医生和患者提供重要信息，以供他们进行决策。然而，尚未发现任何针对“特发性”不育症亚型的特定基因，遗传学与精子发生障碍之间的确切关系仍不清楚。尽管如此，在人工生殖技术时代，通过遗传学方法来揭示男性不育症的病理生理学，有望为提高妊娠率做出贡献。在本综述中，我们重点介绍了涉及男性不育与基因异常或染色体异常之间关系的文献。2. 临床实践中对基因异常的检测2.1染色体分析在5％的严重少精症患者和10％-15％的无精症患者中已证实存在染色体异常。通常，培养淋巴细胞（72小时）来分析染色体。在常规分析中，分析20个细胞。如果发生染色体嵌合或染色体异常，则分析30个细胞。
表1展示了男性不育患者的染色体异常。Klinefelter综合征（KS）是导致男性不育的最常见性染色体疾病。其核型为在男性中具有两条或多条X染色体。47，XXY是最常见的核型。如果存在三条或三条以上X染色体（48，XXXY或49，XXXXY），症状通常会更加严重。据报道，在1970年代和1980年代，KS的患病率约为每1000例新生男性中就有1例。1990年，丹麦注册研究表明，KS的患病率为每10万名新生男性中就有153-173名患者。最近的研究报道，该病的患病率呈上升趋势，每500-600名新生男性中有1人患有KS。Crawford指出，这种变化可能是由于意识的提高和诊断方法的优化。非嵌合体KS患者的精液分析通常显示精子缺乏，而嵌合体KS（46，XY / 47，XXY）患者有时证实有射精精子。在无精症的KS中，据报道使用显微取精术的精子回收率（SRR）在40％至70％之间，比不明原因的非梗阻性无精症患者的精子回收率（31％至42.9％）高。染色体易位是男性中最常见的结构性疾病，频率为1.23 /1000，在不育人群中其发生率高10倍。染色体易位分为平衡易位和不平衡易位。平衡的相互易位是两条或多条染色体之间遗传物质的交换。在平衡的相互易位中存在常染色体和性染色体易位。根据断点的不同，大约60％的常染色体易位携带者在其精液分析中至少具有一个异常参数。尽管性染色体易位的频率很少，但一些报告显示Y染色体易位与无精症之间存在关联。罗伯逊易位是人类不平衡染色体易位的最常见形式，也是男性不育的常见原因。在患有严重生精功能障碍的不育男性中，有0.9％-3.4％的人发现了罗伯逊易位。这可以在五对近端着丝粒染色体（13、14、15、21、22）中发生，导致它们在着丝粒断裂，两个长臂融合在一起，形成一条大染色体。因此，具有罗伯逊易位的个体具有45条染色体。通常会丢失两条融合染色体的短臂的残留物。尽管存在这种遗传异常，但罗伯逊易位的携带者在表型上是正常的，因为两条近端着丝粒染色体的短臂不含重要基因。但是，携带者的精子非整倍性风险增加，这可能导致流产或婴儿携带易位型三体。从理论上讲，六分之一的携带者的精子具有正常的核型，另外六分之一携带罗伯逊易位，其余三分之二处于不平衡状态，参与易位的染色体，要么缺体要么二体。然而，据报道，罗伯逊易位携带者的精液中不平衡精子的比例在5.8％和32％之间，远低于由于生精过程中自然选择而产生的理论值。尽管如此，罗伯逊易位的男性携带者发生流产或生育易位型三体婴儿的几率更高。Scriven等人总结了罗伯逊易位的常见核型的经验数据，对于45，XY，rob（14q21q）的女性携带者，预计在妊娠中期产前诊断出易位型21三体的可能性为15％，而对于男性携带者，这种可能性不到0.5％。45，XY，rob（14q15q）可能导致单亲二倍体（UPD）。UPD是来自同一亲本的两条同源染色体的遗传。UPD可能通过印迹效应或隐性基因的非孟德尔遗传导致异常表型。已知Prader-Willi综合征和Angelman综合征与15号染色体的母源和父源UPD有关。造成男性不育的Y染色体结构异常包括许多变异，例如Y染色体长臂的巨大缺失（del（Yq），Y环）或Y染色体重复（dup（Y））。在常规染色体分析中那些异常的Y染色体有时被描述为标记染色体（mar +）。尽管这些患者通常表现出无精症，但如果缺失片段不包含无精症因子（AZF）区，可提示患者可做睾丸显微取精手术。即使当Yq缺失包含AZF区时，仍然可以参考AZF微缺失的情形，考虑是否做显微取精手术。但是，在这些异常Y染色体会遗传给其男性后代的情况下，则应谨慎提供遗传咨询。
1964年de la Chapelle等人首次报道了46，XX男性性反转综合征。这是男性不育中最罕见的性染色体畸变类型之一。Guellaen等人在他们的研究报告中指出，46，XX男性性反转综合征的发生率是1:20000-30000。约80％的患者生殖器性别难辨，这些个体在X染色体或常染色体上携带Y性别决定区（SRY）基因；XX男性中有20％为SRY阴性，表现出更高发生率的生殖器性别难辨、尿道下裂、隐睾症和不同程度的男性化。由于缺少Y染色体长臂上的AZF（无精症因子）区，所有46，XX男性完全不育。
2.2 Y染色体微缺失Y染色体微缺失通常是Y染色体长臂的常染色质部分的缺失，包括AZF区。AZF缺失是目前唯一的生精状况预测指标，并有助于无精症患者显微取精手术的成功率。在Y染色体序列还未被完全揭示时，AZF通常被分为AZFa，AZFb和AZFc。Vogt等人对大量的男性患者进行了研究，按照对Y染色体男性特异区域（MSY）的分子定位以及睾丸的组织学发现将AZF分为a，b和c。在2003年完成MSY的物理图谱和基因组测序后，发现扩增序列具有超过99％的同一性，且以巨大回文序列的形式排列。回文序列因此显示出几乎完全的对称性，从而能够形成发夹环。这种结构使得Y染色体能够进行同源重组，即使不能像常染色体那样利用相应的同源染色体，Y染色体依然可以通过自身的同源重组实现DNA的修复。该机制对MSY的功能和多样性的维持有很重要的作用。现已有基于回文结构的详细的缺失模型（图1）。AZFb（P5 /近端P1）和AZFc（b2 / b4）区域有部分重叠。如果要检测AZFa，AZFb和AZFc，PCR引物应至少包括sY14（SRY），ZFX / ZFY，sY84，sY86，sY127，sY134，sY254和sY255。应注意各研究人员诊断AZF缺失时是否使用了不同的引物。AZFa区跨度1100 kb，仅包含两个基因，USP9Y和DDX3Y。该区域还包含人类进化过程中获得的逆转录病毒序列，例如HERVyq1和HERVyq2。在AZFa两侧的这些同向的逆转录病毒序列之间，可能发生同源重组，导致AZFa缺失。AZFb区域跨越6.2 Mb，包含32个基因拷贝和包括HSFY和RPS4Y2在内的转录单位。同样，基于回文结构，AZFb缺失位于P5和近端P1之间，这应该是由回文之间的同源重组造成的。携带完全的AZFb或AZFb+c缺失的患者的组织学表型显示唯支持细胞综合征或精子成熟停滞，两者均会导致无精症。AZFc区跨越3.5 Mb，包含12个基因和包括DAZ，GOLGA2LY和CSPG4LY在内的转录单位。AZFc完全缺失是由扩增子b2和b4之间的同源重组引起的。这种情况表现出不同程度的生精障碍。通常，AZFc缺失会导致生精功能低下，通常表现为无精症、严重的少精症或通过组织学检查被发现。赵等人报告了中国183例AZFc缺失的病例，105例有射精精子，6例有自然妊娠，这项研究表明，AZFc缺失造成的精子生成水平存在差异，这种差异超出我们的预期。在临床实践中，必须根据AZFa，AZFb和AZFc缺失的检测结果来考虑对无精症患者是否适合进行显微取精手术。2003年，Hopps等人报告说，缺失AZFa或AZFb的患者的精子回收率（SRR）非常低（0％），缺失AZFc的患者的SRR高（75％）。根据美国生殖医学学会的最新建议，在AZFa，AZFb和AZFb+c缺失的患者中，进行精子回收没有意义。另一方面，对于AZFc缺失的患者，我们可以向他们推荐显微取精手术，但是要充分告知他们该缺失几乎肯定会遗传给他们的儿子。据报道，AZFc缺失的患者通过卵胞浆内单精子注射的妊娠率和活产率与未缺失的患者相当，然而还有一些研究报道称AZFc缺失患者在卵胞浆内单精子注射后的受精率和胚胎质量下降，或妊娠率降低。
2.3 AZF（无精症因子）区的部分缺失 随着Y染色体的回文结构的揭示，许多研究证实了AZF区存在部分缺失。例如，开发了使用精确的序列标签位点标记的创新诊断试剂盒，并提供了有关AZF区部分缺失的新数据。但是，尚不清楚这些部分缺失对精子发生的影响。因此，部分缺失不是支持或反对对这些患者使用人工生殖技术或显微取经手术的决定性因素。同样，不能忘记缺失会遗传给他们的儿子。 Gr/gr缺失涉及1.6 Mb片段（几乎是AZFc区的一半）的去除，形成了一类由扩增子g1/g2，r1/r3和r2/r4之间的重组引起的AZFc缺失。它包括一个拷贝的CDY1（CDY1a）基因，两个拷贝的DAZ（DAZ1/DAZ2）基因和一个拷贝的BPY2基因。其他缺失组合：DAZ1/DAZ2+CDY1a，DAZ1/DAZ2+CDY1b，DAZ3/DAZ4+CDY1a和DAZ3/DAZ4+CDY1b也有过报道。这些缺失对患者生育力的影响在很大程度上取决于人口的种族和地理背景。有许多报道表明gr/gr缺失对精子发生有不利影响，特别是在白种人人群中。另一方面，在包括日本和中国在内的亚洲人口研究中，没有关于其对精子发生有负面影响的报告。这些差异的原因尚不清楚，但可能归因于Y单倍群和缺失亚型。在日本人人群中，据报道在33.7％（260/772）的受检病例中发现了gr/gr缺失，并且在Y染色体单倍群D中普遍存在该缺失（86.2％）。这表明gr/gr缺失不影响日本人的精子发生。2019年，同一研究小组的Iijima等人报告称，在1030名日本不育男性中，几乎有同比例的gr/gr缺失。然而，他们还指出，具有gr/gr缺失的患者的精子回收率要比没有缺失的患者低（18.8％vs 28.7％，P =.09），尽管差异无统计学意义。因此，其临床意义尚存争议。 b2/b3缺失移除了AZFc部分的1.8 Mb大小的片段。b2/b3缺失的机制很复杂，b2/b3或gr/rg缺失之后是gr/rg或b2/b3反转。在中国人人群中，2009年报道了b2/b3部分缺失与男性不育症的关联。相反，在其他人群中的研究并未显示出与不育症的任何关联。Yuan等人报道了b2/b3亚缺失的自然传递。他们对四名完全缺失AZFc或AZFb+c的男性患者的父亲进行了Y微缺失检测。尽管父亲并非不育，并且儿子都是通过自然分娩出生的，但在所有父亲中都发现了b2/b3亚缺失。b1/b3缺失移除了AZFc区1.6 Mb大小的片段。该缺失定义为伴有其他序列标签位点的sY1161，sY1191和sY1291的缺失。b1/b3缺失的机制涉及可能在姐妹染色单体之间或染色单体内部的同源重组。其发生频率在已有报道中各有不同。由于频率较低，b1/b3缺失对精子发生的影响尚不清楚。2.4 先天性双侧输精管缺失先天性双侧输精管缺失（CBAVD）是梗阻性无精症的病因之一。有时将其视为囊性纤维化病的症状，囊性纤维化是导致外分泌腺疾病的遗传病。囊性纤维化和孤立的CBAVD是常染色体隐性遗传的，被认为是与囊性纤维化跨膜转导调节因子（CFTR）相关的疾病。Yu等人在meta分析中报告说，78％的CBAVD患者至少携带一个CFTR突变，而5T等位基因和5T /（TG）12_13可能导致CBAVD风险增加。在日本，由于CFTR突变的频率非常低，目前还没有针对该突变的商用检测。2.5 男性不育的新候选基因
如上所述，Y染色体的AZF（无精症因子）区域包含影响精子发生的基因。在过去十年中，全基因组关联分析大大改善了遗传分析技术，据报道许多常染色体和X染色体基因可能与精子遗传疾病有关。表2列出了据报道与少精症、弱精症和无精症相关的代表性候选基因。目前，还没有发现与在AZF区检测到的那样与男性不育症绝对相关的基因突变或缺失。但是，有几个基因可能是男性不育的潜在候选标记。例如，据报道X染色体上的TEX11基因（Xq13.2）在人类减数分裂中起关键作用。它在脊椎动物中编码一个104 kDa大小的蛋白质，被认为是减数分裂特异因子，参与双链DNA断裂修复。组织学分析显示，携带TEX11突变的无精症患者精子成熟停滞。特别是在特发性NOA（非梗阻性无精症）或重度少精症患者中，广泛的基因诊断panel将有助于实现更准确的诊断。
2.6 遗传咨询对于每位接受基因检测的夫妇，必须进行遗传咨询，以提供有关疾病的信息、不育症的治疗方案的选择以及生育可能患有染色体或遗传疾病的胎儿的可能性的信息。理想情况下，还应向患者提供检测前咨询，以提高对基因检测优缺点的认识。除XX男性和某些Y染色体巨大缺失的病例外，大多数具有染色体异常的无精症患者均符合micro-TESE（睾丸显微取精手术）的条件。这些染色体异常遗传给下一代的概率取决于异常的类型，这也是当前讨论的热点话题。在AZF缺失的情况下，AZFa、AZFb、AZFbc或AZFabc的完全缺失表明精子零生成。因此，不应推荐micro-TESE。对于AZFc缺失，夫妻应该认识到，尽管相对于原因不明的非梗阻性无精症患者，他们的精子回收率要高，但该缺失有很高的概率遗传给他们的儿子。此外，基于不同的遗传背景和环境因素，每个人的AZFc表型会有所不同，因此无法预测他们儿子的确切的睾丸表型。结论和未来展望对严重的少精症和无精症患者，应进行染色体分析和AZF缺失检测。尤其是在无精症的情况下，必须进行这些检测，为是否适用显微取精手术提供指导。虽然在过去的10年里发现了许多可能导致无精症的候选基因，但是除了AZF缺失外，目前尚无其他可用于男性不育症或预测无精症患者精子回收成功率的遗传标记。尽管我们应该承认男性不育受多因素影响和具有遗传异质性，但随着下一代测序技术的进步，在未来十年对男性不育症可能会有更深刻的理解。在进行染色体分析和基因突变分析之前和之后都应该提供遗传咨询。作者介绍毛娜博士，毕业于同济大学，上海寻因生物遗传分析师
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