导致圆头精子症发生的基因突变基因检测结果总结

基因解码 2个月前 (01-17) 阅读数 0 #健康

男性不育症圆头精子症单病征综合分析方法系统评价方法

本系统评价按照系统评价和荟萃分析协议的首选报告项目（PRISMA-P）进行。

1）搜索策略

我们通过在PubMed、Google Scholar和Scopus数据库中进行广泛的文献检索，从数据库创建至2021年12月提取了相关数据。搜索策略结合了以下医学主题词（MeSH）和关键词：“球形精子症”、“圆头精子”、“胞浆内单精子注射（ICSI）”、“后代”、“儿童健康”和“辅助生殖技术结果”。检索仅限于人类研究，并未设置语言限制。研究筛选首先通过阅读摘要进行，若摘要未能明确提供与本荟萃分析相关的数据，则会进一步阅读全文。由两名独立研究人员（AC和RC）进行研究纳入评估，若有分歧，则由另外两名研究人员（RAC和AEC）进行讨论解决。除此之外，我们还通过手动筛选相关文献的参考文献来获取其他相关文章。

2）纳入和排除标准

所有符合条件的研究均根据PECOS（人群、暴露、比较/对照、结果、研究设计）模型进行选择。我们纳入了所有分析遗传异常对圆头精子症发病机制影响、评估圆头精子症患者ICSI结果以及后代健康状况的研究。我们排除了评论文章、致编辑信、系统或叙述性评论、动物研究以及无法提取所需数据的研究。两名研究人员（AC和RC）独立评估了所有入选研究的全文，若出现分歧，则通过第三方（RAC和AEC）讨论决定是否纳入或排除。

3）数据提取与质量评估

两位独立作者（AC和RC）从符合纳入标准的研究中提取数据。收集的信息包括：第一作者、发表年份、研究设计、患者总数（包括对照组）、基因突变类型、精子非整倍体率和ICSI结果。纳入的研究质量通过“剑桥质量检查表”进行独立评估，由两名研究人员（AC和RC）完成。若两位研究人员对研究质量评估有分歧，将通过与其他两名研究人员（AEC和SLV）讨论来解决。

此外，采用建议分级、评估、制定和评价（GRADE）系统对与圆头精子症患者管理相关的建议进行质量和强度评估[9]。

结果

通过上述搜索策略，我们共提取了884条记录。剔除246条重复记录后，剩余638篇文章被评估为潜在纳入系统评价的文献。在评估标题和摘要后，有185篇文章被排除为不相关，73篇文章因属于评论（54篇）、会议论文（10篇）、书籍章节（5篇）、致编辑的信（1篇）而被排除。最终，278篇动物研究文章被排除。其余102篇文章经过详细阅读，9篇因无法提取所需数据被排除，7篇因涉及遗传异常和ICSI结果的研究，但未能提取圆头精子症患者的特定数据而被排除。

图１：系统评价中纳入的研究流程图

最后，86篇文章符合纳入标准，并被纳入本系统评价（图1）。其中，33篇研究仅评估了遗传结果，37篇研究仅评估了ICSI结果，16篇研究同时评估了这两类结果。尽管使用上述检索策略并未找到报告后代健康状况的研究，但评估ICSI结果的研究提供了一些关于ART程序成功时后代健康的相关信息。经剑桥质量检查表评估，所有纳入的研究均被评为低质量（表1）。

表１. 使用“剑桥质量检查表”评估研究质量。参考关联检查表风险因素检查表因果风险因素检查表全部的Abdelhedi 等人，20191113/15Abdelmoula 等，20062114/15Alimohammadi 等人，20202125/15Battaglia 等，19972114/15Bechoua 等人，20091113/15Bourne 等人，1995 年2114/15Brahem 等，20112125/15Canepa 等人，20192114/15Carrell 等人，19992114/15Celse 等人，20212114/15Chen 等人，20212114/15Cheung 等人，20212114/15Chianese 等人，20151113/15克里斯滕森等人，20062114/15Coutton 等人，20122125/15Dam 等，20072125/15Dam 等人，20122125/15Dirican 等，20082114/15Ditzel 等人，20052125/15埃迪里辛赫等人，19982114/15Egashira 等，20092114/15Elinati 等人，20162114/15Elinati 等人，20122125/15Escoffier 等人，20152114/15Faja 等人，20212125/15Gatimel 等，20131113/15Ghédir 等人，20162125/15Ghédir 等人，20192125/15Gunalp 等，20012114/15Guo 等，20191124/15Han 等人，20211113/15Harbuz 等人，20112125/15Huang 等，20101113/15Jiang 等，20152125/15金等，20172114/15Kamiyama 等人，20122114/15Karaca 等，20141113/15Karaca 等，20152114/15Kashir 等人，20122125/15Khalili 等人 19982114/15Kilani 等，19981113/15Kilani 等，20041113/15Kim 等，20011113/15Kochhar 和 Ghosh，20182114/15Koscinski 等人，20111113/15Kuentz 等人，20132114/15Kyono 等人，20092114/15Li 等，20182114/15Li 等人，20201113/15Li 等人，20212114/15刘等，19952114/15刘等人，20172114/15刘等，20102114/15Luo 等人，20202114/15Martin 等人，20031124/15Modarres 等，20162125/15Moradan 和 Yousefi，20141113/15Morel 等，20042125/15Nardo 等，20021113/15Noveski 等人，20132114/15Oud 等人，2020 年2114/15Paci 等，20171113/15Perrin 等人，20112125/15Pirrello 等，20052125/15Rafaee 等人，2020 年2125/15Ren 等，20202114/15Roozbahani 等人，20172125/15Sahu 等，20101113/15Schmiady 等人，20072125/15Sermondade 等，20112114/15Shang 等，20192114/15Stone 等人，2000 年1113/15Taskiran 等，20062114/15Tavalaee 等，20162114/15Tavalaee 等人，20182114/15Tejera 等，20082114/15Tesarik 等，20022114/15Trokoudes 等人，1995 年1113/15Vicari 等，20022125/15Vozdova 等人，20142125/15吴等，20131113/15Yassine 等人，20152114/15Zeyneloglu 等，20021113/15Zhang 等，20162114/15Zhioua 等人，20111113/15Zhu 等，20132125/15圆头精子症的发病原因的基因解码

1）圆头精子症的遗传病因

共有49篇文章评估了球形精子症患者的遗传异常的患病率和类型（表2）。在球形精子症的发病机制中，最常见的基因是DPY19L2，且最常见的突变为该基因的完全缺失。据报道，其患病率在22.2%至83.3%之间。这一差异可能与研究中难以准确区分完全球形精子症和部分球形精子症患者的比例有关。实际上，DPY19L2基因突变的患病率在研究中明确诊断为完全球形精子症的患者中最为显著。相反，在部分球形精子症中，该基因的突变作用相对较小。部分研究能够清楚区分完全性和部分性球形精子症患者，但DPY19L2基因的杂合突变（如等位基因缺失）在报道中较少见。此外，大部分研究未能发现这些患者存在该基因的突变。

关于DPY19L2的其他突变，一些病例报告了与圆头精子症相关的外显子缺失，包括外显子5、6、7、10、11、12和22。此外，还描述了点突变、复合杂合突变或多个核苷酸缺失等不同类型的突变。然而，在一些病例中（8.3%至55.6%），并未发现DPY19L2基因突变。突变的存在与否可能与是否包括部分球形精子症患者有关。在这些未发现DPY19L2基因突变的病例中，其他基因如SPATA16可能在球形精子症的发病机制中发挥了作用。

迄今为止，已有5项研究报道了SPATA16基因的突变。其中，2项研究仅指出SPATA16基因突变与圆头精子症相关，但未详细报告突变类型。另外2项研究发现SPATA16外显子2的纯合缺失，而一项研究则报道了3名患有圆头精子症的兄弟中，SPATA16外显子4存在纯合点突变c.848G>A。

此外，PICK1基因在圆头精子症中的作用也有所研究。两项研究分别描述了该基因的突变。一项研究提到一名患者受该基因突变影响，但未说明突变类型；另一项研究在中国的一家族中，发现其中一名患者的PICK1外显子13存在纯合错义突变c.1567G>A。

尽管有对其他基因的研究以期解释圆头精子症的发病机制，但结果往往不明确。尤其是关于Y染色体突变或Y染色体微缺失的两项研究，未能发现显著的相关性。另外，在李等人的病例报告中，研究人员在一名同时患有球形精子症和无头精子症的患者中发现了动力蛋白轴丝重链6（DNAH6）基因的复合杂合突变（c.2454A>T和c.7706G>A），并认为该突变可能是致病的。

Oud及其同事对15名圆头精子症患者的基因突变进行了研究，但在分析DPY19L2和SPATA16基因后未能得出明确的诊断。研究人员发现了7个新的基因突变，这些基因可能与圆头精子症的发病机制相关。例如，透明带结合蛋白（ZPBP）和卷曲螺旋结构域62（CCDC62）基因在小鼠模型中可导致圆头精子症，或这些基因参与顶体生物学（如C2钙依赖结构域6（C2CD6）、杯状蛋白（CCIN）和7号染色体开放阅读框61（C7orf61）基因），又或它们在生育力方面发挥作用（如DNAH17和配子生成素（GGN）基因）。此外，另一项研究在1例部分性圆头精子症患者中发现了GGN基因外显子3的纯合移码突变c.416_437del，进一步表明该基因在该疾病的发病机制中可能发挥作用。

最近，Li及其同事报道了3个可能致病的新基因变异。他们发现了细胞周期蛋白B3（CCNB3）基因的突变，该突变在小鼠模型中也会导致圆头精子症。此外，研究还发现了与顶体生物合成相关的两个基因突变：piwi样RNA介导的基因沉默4（PIWIL4）和胆碱磷酸转移酶1（CHPT1）基因的突变。

一项针对6名圆头精子症患者的研究评估了酪蛋白激酶2alpha和2beta（CSNK2A2和CSNK2B）基因，但未发现相关突变。Christensen及其同事研究了HIV-1 Rev结合蛋白（HRB）、高尔基体相关PDZ和卷曲螺旋基序含蛋白（GOPC）以及CSNK2A2基因多态性对圆头精子症的可能影响，但未发现相关性。另外，关于septon 12（SEPT12）基因多态性与圆头精子症的关系也没有得到确认。最后，Chen等人[96]描述了两名患有圆头精子症的兄弟，其精子顶体膜相关蛋白1（SPACA1）基因出现无义突变c.53G>A，提示该基因可能与该疾病的发病机制相关。

2）圆头精子症患者的精子非整倍体率

共48篇文章评估了圆头精子症患者的遗传背景。我们分析了精子非整倍体的发生率，以评估遗传异常可能对后代造成的风险（见表3）。与对照组相比，圆头精子症患者的精子非整倍体率通常较高[29、30、34、46、47、50、97、110、111]。具体而言，非整倍体染色体主要集中在13、16、18、21号染色体以及异位染色体上。另外，一项研究显示8号染色体的非整倍体发生率较高，另一项研究则表明15号和22号染色体的非整倍体率较高。此外，部分性圆头精子症患者的非整倍体率低于完全性圆头精子症患者。最后，有研究指出，SPATA16基因突变的患者非整倍体率高于其他完全性圆头精子症患者。相比之下，仅有3项研究表明，病例组与对照组之间的精子非整倍体率没有显著差异。

3）圆头精子症患者的ICSI结局

表4总结了评估ICSI结果的研究数据。圆头精子症患者的主要不良结局是受精率低于正常ICSI患者[111]。特别是，涉及完全性圆头精子症的研究中，平均受精率为24.1%（±21.7%），但各研究间差异较大。相比之下，部分性圆头精子症患者的受精率较高，平均为61%（±29.1%）。有两项研究比较了部分性圆头精子症患者与非圆头精子症对照组的受精率，结果显示两组的平均受精率相似。然而，部分性圆头精子症患者的体外受精（IVF）成功率远低于对照组，表明即使精子并非全部为圆头精子，在采用该技术时仍应谨慎[71]。

ICSI与辅助卵母细胞激活（AOA）联合使用，通常通过添加钙离子载体，能够显著提高平均受精率（58.8%±23.7%）。然而，有一项研究报道，即使使用AOA辅助，圆头精子症患者和SPATA16突变患者在ICSI后的受精率仍然较低，仅为8.3%[100]。仅有一项研究比较了传统ICSI与胞浆内形态选择精子注射（IMSI）的效果，结果显示经过精子形态选择后，受精率有所提高（37.5% vs 11.1%）[97]。此外，两项研究比较了采用与不采用AOA的IMSI，发现两者之间没有显著差异（55%±7.1% vs 61%±7.1%）。另有一项研究评估了透明质酸精子选择后进行的ICSI（HA-ICSI），报告的受精率为66.6%。此外，与传统ICSI相比，HA-ICSI患者的受精率较高。最后，一项针对完全球形精子症患者的研究评估了硬激活ICSI，受精率为22.6%。

关于胚胎质量，少数研究对圆头精子症患者的胚胎质量进行了评估，结果表明圆头精子症对胚胎质量没有显著影响。仅有一项研究显示，9名完全圆头精子症患者的胚胎质量较差。另外，一项研究发现，接受ICSI和AOA的患者胚胎质量优于仅接受传统ICSI的患者。此外，两项研究比较了部分圆精子症患者与健康对照组的胚胎质量，结果表明部分圆精子症患者的胚胎质量不受影响，其中一项研究还发现，部分圆精子症患者的胚胎质量高于对照组。

对于接受ICSI治疗的完全球形精子症患者，临床妊娠率较低（19.5%）。妊娠后的活产率为63.6%，流产率为27.3%。在研究进行时，仍有9.1%的妊娠持续进行。对于接受ICSI和AOA治疗的患者，临床妊娠率较高（31.3%），活产率为86.7%，流产率为13.3%。

我们从4项研究中提取了接受ICSI治疗的部分圆头精子症患者的临床妊娠数据，结果显示移植胚胎的临床妊娠率为46.2%，活产率为66.6%，流产率为16.7%。在研究报告时，有一例妊娠仍在进行中（16.7%）。仅有一项研究比较了圆头精子症患者与健康对照组的临床妊娠率、活产率和流产率，结果显示两者重叠。另外，只有两项研究评估了IMSI，其中9个移植胚胎中仅有1例临床妊娠并成功活产。然而，对于IMSI和AOA联合使用的情况，目前尚无可提取的相关数据。

4）圆头精子症与后代健康

我们的检索策略未找到专门评估圆头精子症患者后代健康状况的研究。然而，评估ICSI结果的研究提供了一些关于后代出生后健康状况的见解。特别是，圆头精子症患者所生的所有孩子在出生后似乎都很健康。仅有一项研究报道，由于胎儿存在12号同型染色体异常，妊娠被自愿终止[59]。另一项研究则提到，一名患有完全圆头精子症和ZPBP基因突变的患者所生的两个孩子中，其中一个患有心面皮肤综合征。

佳学基因关于圆头精子症的基因突变的综合介绍

圆头精子症是一种罕见的遗传综合征，约占男性不育的0.1%。这种疾病通常是由于与顶体生物合成相关的基因突变引起的常染色体隐性遗传病。在本文中，我们探讨了可能与圆头精子症相关的基因，发现DPY19L2基因在发病机制中起着关键作用。该基因编码一种位于内核膜上的蛋白质，负责将顶体锚定在内核膜上。缺乏DPY19L2蛋白时，内核膜会与外核膜分离，导致顶体完全脱落。多种DPY19L2基因的突变已被报道，本文也揭示了一种新的突变，可能是导致圆头精子症的原因。

在部分圆头精子症患者中，并未发现DPY19L2基因的突变。因此，研究者们已经进行多项研究，以识别与顶体生物合成相关的其他基因突变。其中，SPATA16和PICK1基因被认为是重要候选基因。SPATA16是一种保守的睾丸特异性蛋白，主要位于高尔基体，表明其在顶体生物合成中的作用。在小鼠模型中，SPATA16蛋白的缺失与不育及精子发生异常相关。在人类中，SPATA16基因外显子4的纯合突变c.848G>A，导致外显子4剪接异常，进而丧失其生物学功能。此外，SPATA16外显子2的缺失也会导致蛋白功能域的改变，从而影响SPATA16介导的蛋白质间相互作用，进而与减数分裂缺陷相关。因此，这些突变的患者可能比DPY19L2突变患者出现更多的双头或多头精子。

PICK1基因编码一种由415个氨基酸组成的胞浆蛋白，能够与膜蛋白相互作用。在PICK1基因敲除的小鼠中，出现与圆头精子症相似的不育表型。在睾丸中，PICK1功能的主要调节因子是胰岛细胞自身抗原1样蛋白（ICA1L），该蛋白通过干扰PICK1同型二聚体的形成，调控PICK1功能。小鼠中ICA1L基因敲除所表现的表型与PICK1基因敲除小鼠非常相似。

SPACA1与ZPBP相互作用，促进顶体颗粒附着在顶体上，还可与肌动蛋白样蛋白7A（ACTL7A）相互作用，将顶体附着在细胞核上。SPACA1无法与ACTL7A结合时，会降低ACTL7A的表达，导致顶体和尾部受损，进而导致精子头部变圆，尾部卷曲，从而引发圆头精子症。

ZPBP和CCDC62基因突变也与圆头精子症的发病机制有关。在小鼠模型中，ZPBP1蛋白的缺失导致顶体压缩异常，进而导致顶体碎裂并被塞托利细胞内化。CCDC62蛋白在小鼠顶体生物发生的各个阶段都有表达，敲除该基因的小鼠会表现出不育现象，与GOPC蛋白的相互作用对顶体生物合成至关重要。尽管如此，目前尚未在圆头精子症患者中发现该基因突变。

C2CD6基因通过与SPATA16和ZPBP的相互作用，参与顶体的形成。C7orf61和CCIN基因也与顶体生物合成相关，CCIN与肌动蛋白结合，可能参与顶体囊泡从高尔基体到精子头部顶端的运输。此外，DNAH17蛋白与小鼠不育相关，并且运动蛋白在高尔基体的运输和维持中起着关键作用，影响顶体的形成。与此相关，编码运动蛋白的DNH6基因突变与精子无头畸形和圆头精子症有关。GGN基因编码配子生成素，参与精子发生并与多种相关蛋白质相互作用。其中，配子生成素结合蛋白1（GGNBP1）似乎参与了顶体的生物合成，因此与无顶体的圆头精子形成相关。虽然GGN基因敲除的小鼠无法存活，但这一基因突变的影响仍值得进一步研究。

圆头精子症患者的不育问题通常源于其精子无法与卵母细胞的透明带结合并穿透卵母细胞。因此，ICSI成为这些患者怀孕的唯一选择。然而，常规ICSI治疗后的受精率通常较低，表明除了无法穿透透明带之外，这些患者可能还缺乏其他必要的机制[5]。在此过程中，顶体中缺乏与卵母细胞激活相关的因子可能是主要原因。磷脂酶C zeta（PLCζ）、顶体后鞘WW结合域蛋白（PAWP）和截短形式的KIT（tr-Kit）等因子在此过程中发挥重要作用。研究表明，这些蛋白的表达在与生育能力正常的男性相比时显著下降。PLCζ位于精子赤道/顶体后区域，主要附着在顶体内膜（IAM）上，起到了调节受精过程中钙离子初始增加的重要作用。此外，外源注射PLCζ的mRNA可以诱导卵母细胞中类似配子融合过程中的钙振荡，进一步证明了PLCζ的基本作用。

尽管使用AOA可以显著提高受精率，但与正常水平相比，受精率仍然较低。此外，即使使用AOA改善了受精，ICSI的临床妊娠率和成功率仍然很低，这表明其他因素可能也在影响ICSI的成功率。我们在本综述中强调，圆头精子症患者的精子非整倍体率显著高于健康对照组，这可能是较低妊娠率、较低植入率和较高流产率的原因，因为这些患者的胚胎更可能发生染色体异常。在SPATA16基因突变的患者中，精子非整倍体的发生率似乎比DPY19L2突变患者更高，这可能与减数分裂缺陷有关，也可能解释了这些患者尽管接受ICSI加AOA治疗，但受精率依然较低。

此外，DNA碎片的存在可能对圆头精子症患者的生育产生负面影响。研究表明，圆头精子症患者的精子DNA碎片率明显高于正常男性，DNA损伤可能对IVF和ICSI治疗后的临床妊娠产生不良影响。这类DNA损伤的发生可能与正常染色质压缩过程的改变有关，小鼠研究表明，精子DNA的压缩过程在Dpy19l2基因敲除小鼠中无法正常进行，进而导致DNA损伤和表观遗传变化。