| 单词 | 人精子染色体 |
| 释义 | 【人精子染色体】 精子是雄性生殖细胞系发育的终端产物，只有精子携带的遗传物质通过受精传递给子代，既有遗传物质损伤又有授精能力的精子形成异常个体的危险性更高；精子在形成变形过程中，伴有细胞质的脱逸，胞浆中的DNA修复酶丢失，DNA损伤与修复系统的机能丧失，使生精过程中无论哪个环节DNA受到损伤，都未加修复而蓄积于精子内。因此，人类男性配子遗传学分析最理想的研究方法是对人精子染色体的直接分析。 60～70年代对受精生理的研究表明，哺乳动物包括人的精子染色体分析只有在精子进入卵细胞内复制缩合形成原核染色体之后第一卵裂(有丝分裂)期才能进行。因为，经过两次减数分裂后，染色质浓缩因子的作用使精子染色质高度浓缩于头部，显示均匀一致的结构；只有进入卵内的精子核，在卵胞浆内“精子核染色质去浓缩因子”的诱导下，在卵胞浆环境中能重新激活——精子头肿胀、膨大，核膜破裂、消失，染色质去浓缩、解凝聚、散开，周围出现新的核膜，形成雄性原核；在开始进入第一次卵裂时染色质复制、缩合、DNA重新螺旋化、褶叠浓缩形成染色体。所以，获得可供分析的人精子染色体必须是在卵细胞存在的系统中才有可能。然而，要获得大量的人卵细胞是极为困难的。1970～1976年一些科学家试图利用离体培养的体细胞与人精子通过自发、溶血卵磷脂、仙台病毒等进行细胞融合来激活精子核，诱导精子染色体形成，但均未成功。1976年亚纳吉马奇(R．Yanagimachi)发现去除透明带的卵细胞，其受精的种属特异性立即消失，表现对异种精子的接受能力，成功地建立了人精子与去透明带仓鼠卵异种体外受精的实验方法，证实在异种受精中进入仓鼠卵内的人精子所经历的变化，同于同种受精早期的变化过程。在此基础上，1978年鲁达克(E．Rudak)首先成功地在人精子与仓鼠卵受精后阻断核融合和纺锤丝形成，获得了清晰的、可在光镜下观察的人精子单倍体。80年代初的研究主要集中于攻克方法学技术难关，直到马丁(R．H．Martin，1982、1983)才对方法学作了较详细的报导，布拉德里夫(B．F．Brandriff)和上口勇次郎在1984年也报导了经改良后的方法。其主要的改进有：(1)应用钙离子载体建立在短时间内获得可靠授精能力的精子充分获能系统；(2)采用F－10培基和所用血清及白蛋白的浓度和质量建立可靠的培养系统；(3)使用鬼臼脂素和长春花碱及秋水仙胺建立核融合和纺锤丝形成的有丝分裂完全阻断系统；(4)采用分步固定温湿气干法建立防止卵膜破裂时染色体散失、断裂或微小断片丢失，得到核型分散良好的制片方法。通过技术改进，建立了稳定的实验程序和操作步骤，染色体分析的成功率和数目明显增高。80年代中期以来，精子染色体分析与精液常规、精液中生殖细胞减数分裂染色体、授精能力、外周血淋巴细胞染色体、透射和扫描电镜等方法相结合共同分析，特别是应用Q、C、G显带质量的提高，取得了满意的分析结果。人精子染色体自发的结构和数目畸变率均值在6%～16%和1%～4%，畸变率在不同个体间具有显著差异，结构异常明显高于数目异常，以断裂和断片为主(60%～80%)。断裂点能定位在各自的特定染色体上，并在24条染色体中非随机分布，个别染色体涉及大量不同的断裂点，9号染色体发生大量断裂，Y染色体未发现断裂，某些染色体近着丝粒的带内出现断裂簇。非整倍体在各组均可出现，各种重复出现的三体频率有很大不同，已观察到流产中未见过的额外1号染色体。不分离观察值与预期值相比，G组约高2倍，9号和性染色体超单倍体显著增加；亚单倍体在A、B、C组明显减少，E和G组明显增加，1、2、3、4、9号明显减少18、21、22号明显增加，显示较小染色体更易丢失。表明所有染色体可产生不分离，大多数常染色体的不分离率是相同的。确定各号染色体不分离发生率，可帮助了解染色体异常胚胎的存活机理。马丁(1986)首次通过在体实验对人精子染色体诱发畸变进行了观察，13例睾丸肿瘤病人放疗12、24、36个月，畸变率明显升高，提示放疗引起的染色体丢失比不分离更敏感，睾丸吸收剂量与畸变率呈明显正相关。吉纳斯卡(A．Genesca，1987，1990)对2～18a前接受过放疗和／或化疗患者的精子和淋巴细胞染色体分析显示：畸变率精子明显高于淋巴细胞，提示放疗和化疗对人精子有长期损害作用，并产生远期效应。辐射和化学致断剂损伤人精子染色体在离体实验中也得到了证实。对健康男性精子体外用X线照射，授精率未见改变，而精子染色体畸变率(%)明显升高，照射剂量与结构畸变率呈明显的线性关系，提示具有DNA损伤的精子不被淘汰，形成染色体异常胚胎的风险更大。用化学致断剂平阳霉素在体外处理人精子，诱发的精子染色体畸变率明显升高，存在明显的剂量依赖关系。在电离辐射氚β－射线和甲基磺酸甲酯对人精子体外作用的研究中，也均得到染色体异常明显升高的结果。保持在细胞内而与减数分裂过程中产生的继发畸变无关的染色体稳定畸变不随时间延长而消失。分析这些体细胞染色体具有稳定畸变的携带者精子染色体，使精子染色体研究工作提高到新的高度，已有倒位、额外标记染色体、脆性部位、47，XYY、易位的分析报告。易位分析可深入了解减数分裂的分离，在分析的所有易位中，分离的所有理论类型都已见到，即邻位1和2、3∶1及4∶0；邻位1分离占不平衡精子大多数，且在所有例子中均可见到；后3种分离所见甚少，且并非见于所有易位中；约50%的精子是平衡的，其中正常及平衡组份各占一半(1∶1)，不平衡在不同类型易位有所不同，其变动范围在19%～77%；显示减数分裂的分离并非随机，不同类型的易位产生不同频率的不平衡。罗伯逊易位中t(13；14)携带者，正常和平衡染色体组(占73%～92．3%)明显高于不平衡染色体组(占27%～7．7%)，不平衡率低于相互易位携带者的不平衡率；发生稀少的t(13；15)不平衡率也低，为10．4%。47，XYY分析，性染色体未见异常，各染色体组均含有1个性染色体，表明47，XYY男性可形成正常的23，X和23，Y精子，不增加次级不分离和染色体间影响而造成的非整倍体后代风险。所有染色体脆性部位都被认为是遗传的，并是对受害者子代产生影响的一个危险因素。脆性部位携带者的子代中常发现有非整倍体和原发性结构重排的改变，但这些重排中的断裂点与其父母表达的脆性部位并不一致，精子染色体损伤和脆性部位表达的符合率为83．3%，精子染色体表达的脆性部位中有86．7%在淋巴细胞中表达，13．3%在父母淋巴细胞中表达，6．7%只在母亲淋巴细胞中表达；精子脆性部位表达为83．3%，且是非随机发生的，高比例具有无着丝粒断片(在畸变中占50%以上)的精子将导致丢失或发生结构重排。癌细胞及涉及结构重排的染色体断裂点，与脆性部位之间有着重要联系，断裂点与脆性部位的一致率，在涉及结构倒位和易位中为35．3%～43．6%，在精子所表达的重排中为41．9%；脆性部位显带上断裂点预期值为27．9%～34．9%，57%～86%的脆性部位位于G阴性显带内；精子染色体中涉及结构重排是5、8、9号，其次是1、10、11、12、14号染色体；重排中34．6%与脆性部位显带相一致。精子染色体分析可为人们关心的问题提供特有资料：精子组成中X精子(52%～59．6%)多于Y精子(48%～40．4%)，表明减数分裂产生X精子多或X精子更易发生异种受精；分析高、低活力精子的染色体异常频率无显著差异，表明高活力精子同样可携带异常染色体，且与正常精子受精机会相等；分析冷冻保存前后的人精子，其染色体畸变和X．Y精子比率均无显著差异，表明冷冻保存对精子染色体和性比无影响；生殖生物工程的迅猛发展，对认识染色体损伤和遗传物质改变的影响，提出了愈来愈紧迫的需要。精子染色体分析方法建立以来，只有20～30个实验室公布了各自结果，从整体水平讲，发展较缓慢的，其主要问题在于建立异种体外受精系统涉及所需的动物、药品、仪器设备条件和培养、显微操作等方法学技术本身的难度和研究工作的深入需要受精生物学、发育生物学与配子遗传学、遗传毒理学相结合的实验室条件、人员力量和理论知识。回答精子染色体的各种发生频率，必须建立在足够多的样本分析基础上，因此，首先应积累资料。在此基础上，进行精子染色体自然发生率与人种、家族、年龄、职业、地区、嗜好品、医药品、环境污染等因素之间的流行病学研究；物理和化学诱变原产生的诱发畸变和诱变能力的离体实验研究；对化疗、放疗、不育患者和各种治疗手段所产生的诱发畸变和诱变特性的在体临床研究，并由小剂量长期刺激取代急性大剂量研究；各种染色体异常携带者的深入研究，作用于生育环节的避孕和抗生育药物的安全性研究；认识精子染色体与自然流产、畸胎、死胎、出生缺陷、先天遗传受累等效应的关系及规律。这些研究工作有赖于常规显带和专门显带质量的提高，并应建立高分辨显带技术。此外，已取得的成果只是染色体水平的工作，对于遗传物质损伤所产生的基因突变的研究尚未开展，因此，引入分子生物学研究手段必将使精子染色体研究提高到新水平。【参考文献】：1 Rudark E,et al. Direct analysis of the chromosome constitution of human spermatozoa. Nature, 1978,274:911(国家计划生育委员会科学技术研究所张树成研究员撰) |
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