【佳学基因检测】圆头精子症的临床表现及基因检测

圆头精子症（Globozoospermia）是一种罕见的男性不育症，主要特征是精子头部呈球形，缺乏正常的椭圆形或尖形。圆头精子症会导致精子功能的严重障碍，进而影响生育能力。以下是该病的不同名称和临床表现。

不同名称：

1. 圆头精子症（Globozoospermia）：最常用的名称，指的是精子头部呈球形或接近球形，严重影响精子的正常功能。
2. 精子球形症：有时也称为精子球形症，强调精子头部为球形的特征。
3. 球形精子症：有些文献中也称为球形精子症，意指精子的头部失去正常形态，变为圆球状。
4. 无顶体精子症：有些情况下，圆头精子症会伴随精子缺乏顶体（Acrosome），这可能被称为无顶体精子症。

临床表现：

1. 不育症：

   • 圆头精子症最明显的临床表现是男性不育症。精子由于头部形态异常，失去了正常的顶体（acrosome），这使得精子无法正常与卵细胞结合，导致受精障碍。
   • 这种疾病通常与严重的精子形态异常有关，即使精子数量正常，也无法完成受精过程。

2. 精子形态异常：

   • 在精液分析中，圆头精子症的精子大多呈球形头部，缺乏正常的精子头部结构。精子头部的形态异常直接影响其穿透卵细胞的能力。
   • 精子在显微镜下呈现为圆形或近乎圆形的头部，没有正常的椭圆形或尖头。

3. 其他精液异常：

   • 除了头部形态异常外，患者的精液中可能还会有精子数量减少或精子活力差等问题，进一步影响生育能力。
   • 也有部分患者可能伴随有精子尾部发育不良、精子运动性差等症状。

4. 遗传因素：

   • 圆头精子症通常是由遗传性因素引起的，尤其与染色体异常或特定基因突变（如与顶体形成相关的基因突变）有关。大多数病例为常染色体隐性遗传。

5. 生育困难：

   • 由于精子无法正常受精，圆头精子症患者通常面临较大的生育困难，尤其是不能自然怀孕。

诊断方法：

1. 精液分析：通过显微镜观察精子形态，诊断是否存在大量球形或异常的精子。通常通过精子形态学检查，发现精子头部完全呈球形或接近球形，缺乏正常的顶体。
2. 基因检测：为确诊是否由遗传性因素引起，通常建议进行基因检测，特别是检测与顶体发育相关的基因变异。
3. 超声检查：在一些病例中，超声检查可以用于排除与睾丸或生殖系统其他结构相关的潜在异常。

治疗方法：

1. 辅助生殖技术：

   • 由于精子的形态异常，圆头精子症的患者通常无法通过自然受孕怀孕。最常用的治疗方式是单精子注射技术（ICSI），将一枚精子直接注射到卵细胞中，从而绕过精子头部的缺陷进行受精。
   • 体外受精（IVF）结合ICSI技术是治疗圆头精子症常见的方案。

2. 遗传咨询：

   • 由于圆头精子症可能具有遗传性，进行遗传咨询是必要的，以评估遗传模式和对后代的潜在影响。
   • 对于有家族史的患者，遗传检测可以帮助评估是否有遗传风险，并为患者提供相关的生育建议。

3. 其他辅助治疗：

   • 虽然圆头精子症患者的精子存在形态问题，但有时仍会尝试采取一些药物或激素治疗，以提高精子的质量或数量，但效果相对较差。

总的来说，圆头精子症（Globozoospermia）是一种影响男性生育能力的严重疾病，主要通过精子形态异常来表现。尽管其影响生育，但现代辅助生殖技术为患者提供了希望，通过体外受精和单精子注射技术可以实现受孕。
 

圆头精子症精液采集和分析

在禁欲 4 天后采集精液。将样本储存在 37℃ 的温度下，直到凝块液化。由一位经验丰富且训练有素的精液分析生物学家对样本进行分析。精液分析根据世界卫生组织（WHO）2010 年标准进行。简而言之，不断评估样本的液化程度，直到达到液化程度。液化后，对精液的外观、体积和 PH 值进行评估。在宏观评估结束时，将样本彻底混合，取 10 μL 样本在 10 倍放大镜下评估是否存在粘液丝、圆形细胞以及精子凝集或聚集区域。在采集后 60 分钟内，在 20 倍放大镜下，对若干个 10 μL 充分混合的精液样本进行精子活力评估。最终值由计数的不同速率的平均值给出。采用Neubauer小室测定精子浓度，制备精液涂片、染色，在40倍放大镜下观察，根据严格的Kruger标准进行形态学评估。
 

圆头精子症流式细胞分析

流式细胞术用于分析以下生物功能精子参数：染色质致密性、凋亡/存活精子百分比、线粒体膜电位 (MMP)、DNA 碎片化。所有分析均使用流式细胞仪 CytoFLEX（Beckman Coulter，IL，米兰，意大利）进行，该仪器配备两个氩激光器和六个荧光通道（四个 488 nm 和两个 638 nm），每个样本测量 100,000 个事件，并通过软件 CytExpert 1.2 进行分析。

具体而言，染色质致密性评估是在细胞膜透化以使荧光团渗透到细胞核后进行的。将 1×10 6 /mL 精子等分试样与 LPR DNA-Prep 试剂 (Beckman Coulter, IL) 在室温下避光孵育 10 分钟，然后在室温下进一步与含有 50 µg/mL 碘化丙啶 (PI) (<0.5%)、RNase A (4 KUnitz/mL)、<0.1% NaN 3、生理盐水和稳定剂 (Beckman Coulter, IL) 的 Stain DNA-Prep 试剂一起孵育。30 分钟后进行流式细胞术分析。

通过将精子与 PI 和用异硫氰酸荧光素 (FITC) 标记的膜联蛋白 V 同时孵育，评估存活精子和晚期或早期凋亡精子的百分比。

将含有 0.5×10 6 /mL的等分试样悬浮在含有 10 µL 膜联蛋白 V-FITC 和 20 µL PI（膜联蛋白 V-FITC 凋亡；意大利米兰 Beckman Coulter IL）的 0.5 mL 缓冲液中，并在黑暗中孵育 10 分钟。孵育后，立即分析样品。不同的染色模式使我们能够识别出 3 种不同的细胞群：活细胞（FITC 阴性和 PI 阴性）；细胞质膜仍完整的早期凋亡细胞（FITC 阳性和 PI 阴性）；晚期凋亡细胞（FITC 阳性和 PI 阳性）。

通过能够渗透到线粒体的亲脂性探针 5,5′,6,6′-四氯-1,1′,3,3′四乙基-苯并咪唑基羰花青碘 (JC-1；DBA Srl，意大利米兰) 来评估 MMP。简而言之，将含有 1×10 6 /mL 精子的等分试样在 37℃ 的黑暗条件下与 JC-1 一起孵育 10 分钟。孵育结束时，用磷酸盐缓冲溶液 (PBS) 清洗细胞并进行分析。因此，当线粒体膜变得更加极化时，荧光会可逆地从绿色变为橙色。在具有正常膜电位的活细胞中，JC-1 以聚集体的形式存在于线粒体膜中，发出橙色荧光，而在具有低膜电位的细胞中，它以单体形式保留在细胞质中，发出绿色荧光。

使用 Apoptosis Mebstain (DBA Srl) 试剂盒，通过 TUNEL 检测法评估 DNA 碎片，该试剂盒使用末端脱氧核苷酸转移酶 (TdT)，该酶可在 DNA 断裂水平上聚合与荧光染料结合的修饰核苷酸。为了获得阴性对照，从反应混合物中省略了 TdT；阳性对照是在染色前用 1 mg/mL 脱氧核糖核酸酶 I（不含 RNAse）在 37℃ 下预处理精子（约 0.5×10 6 /mL）60 分钟。
 

圆头精子症基因分析

为了评估畸形精子症的遗传病因，要求患者提供血液样本进行基因检测。使用商业试剂盒（Samag 血液 DNA 提取试剂盒；Sacace Biotechnologies Srl，意大利科莫）从外周血中提取 DNA，并在 MiSeqIllumina 仪器上用专为畸形精子症设计的定制基因组进行 NGS 分析。通过 Illumina Nextera 快速捕获富集试剂盒（Illumina，美国加利福尼亚州圣地亚哥）富集目标区域。该面板由以下基因组成：DPY19L2（OMIM：613893）、SPATA16（OMIM：609856）、PICK1（OMIM：605926）和ZPBP（OMIM：608498）。这些序列被映射到人类参考序列 GRCh28 上。在人类基因突变数据库（HGMD professional； http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php）和MASTERMIND（https://www.genomenon.com/mastermind/ ）中搜索致病变异。使用Sanger测序确认NGS变异，并研究家庭成员中的变异分离。
 

圆头精子症基因突变分析

变异按如下方式过滤：1) 考虑 1,000 Genomes ( http://www.1000genomes.org/home )、EVS ( https://evs.gs.washington.edu/EVS/ ) 和 GNOMAD ( https://gnomad.broadinstitute.org/ ) 数据库中次要等位基因频率 (MAF) 小于 1% 的变异；2) 评估重点是沿侧翼 ±15 内含子碱基的编码外显子；3) 对于 GMAF/MAX MAF 低于已知疾病频率的同义和剪接变异，已在数据库中验证其存在，例如 HGMD。变异的解释由美国医学遗传学和基因组学学院 (ACMG) 指南评分系统提供。除良性或可能是良性的变异外，所有与患者表型相关的变异均会报告。突出显示的变异被分为致病性、可能致病性和意义不明。生物信息学工具用于计算机预测致病性（例如 SIFT、MutationTaster、PROVEAN、Polyphen2）并评估错义变异的进化保守性。