Мужское бесплодие и субфертильность обычно связаны с аномальными основными параметрами спермы (концентрация сперматозоидов, подвижность, жизнеспособность и морфология), которые выявляются у 50-60% всех мужчин из бесплодных пар. Различные патогенные факторы, влияющие на репродуктивную систему, включая врожденные аномалии и генетические дефекты, гормональные, онкологические и многофакторные расстройства, инфекции, токсины и загрязнители окружающей среды, могут негативно влиять на сперматогенез, эпидидимис, семенные протоки и другие мужские репродуктивные органы, снижая параметры спермы и приводя к мужскому бесплодию.

Андрогены – это мужские половые гормоны, играющие ключевую роль в эндокринной регуляции развития и функционирования мужской репродуктивной системы, а также роста скелета, метаболизма и гомеостаза как у млекопитающих, так и у человека, воздействуя на целевые гены посредством активации белка андрогенного рецептора (AR), который регулирует функции всех андрогензависимых процессов. AR – это лиганд-зависимый транскрипционный фактор, который связывается с андрогенами и необходим для развития мужских репродуктивных органов и гормональной регуляции фертильности, контроля митотического и мейотического деления незрелых мужских половых клеток, влияния на спермиогенез, созревание сперматозоидов в эпидидимисе, мужских придаточных половых железах, других биологических функций и процессов.

У человека ген андрогенного рецептора содержит 8 экзонов. Экзон 1 содержит два полиморфных сайта повторов тринуклеотидов (CAG и CGG), которые кодируют полиглутаминовый и полиглициновый участки соответственно в белке AR. Обычно длина полиморфного локуса CAG n гена AR варьируется от 7 до 37 тринуклеотидных повторов, а длина повтора CGG обычно составляет от 10 до 36.

Патогенные варианты гена AR приводят к структурным и функциональным дефектам белка AR, вызывая различные генетические расстройства, включая полную (тестикулярная феминизация) и различную степень неполной нечувствительности к андрогенам (синдром нечувствительности к андрогенам, AIS) и мужское бесплодие, связанное с азооспермией или олигозооспермией. Соматические патогенные варианты гена AR были описаны как у пациентов с синдромом нечувствительности к андрогенам, так и у пациентов с раком предстательной железы. Легкие дефекты функции AR являются одной из генетических причин нарушения сперматогенеза и мужского бесплодия без недостаточной маскулинизации. Полиморфные тринуклеотидные варианты могут влиять на функцию андрогенного рецептора (AR): аллели с меньшим числом CAG-повторов характеризуются повышенной трансактивационной функцией белка AR и чувствительностью к андрогенам, а аллели с большим числом повторов – сниженной чувствительностью к андрогенам. Увеличение числа CAG-повторов (более 38–40) в экзоне 1 гена AR приводит к развитию прогрессирующего Х-сцепленного рецессивного нервно-мышечного заболевания – спинальной и бульбарной мышечной атрофии, также известной как болезнь Кеннеди. Из-за гемизиготности на Х-хромосоме болезнь Кеннеди гораздо чаще встречается у мужчин, чем у женщин. СБМА характеризуется поздним началом, при этом клинические проявления заболевания обычно наблюдаются у пациентов старше 30-40 лет. В редких случаях с экстремальным увеличением числа CAG-повторов начало заболевания отмечается у более молодых пациентов.

Значение длины CAG-повторов для функции рецептора

Длина CAG-повторов в гене андрогенового рецептора определяет активность рецепторного белка. Укороченные повторы связаны с повышенной транскрипционной активностью и более выраженным ответом тканей на андрогены. Увеличение числа повторов сопровождается снижением чувствительности рецептора к тестостерону и дигидротестостерону. При значительном удлинении CAG-последовательности возможно развитие андрогенорезистентности различной степени выраженности.

Методы исследования полиморфизма CAG-повторов

ПЦР-амплификация и гель-электрофорез

Определение числа CAG-повторов проводится методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с амплификацией участка гена андрогенового рецептора, содержащего триплетные повторы. Полученные фрагменты ДНК разделяют методом гель- или капиллярного электрофореза. Длина ампликона позволяет рассчитать количество повторов. Метод отличается высокой чувствительностью, воспроизводимостью и применяется для первичного генотипирования.

Секвенирование ДНК

Секвенирование ДНК обеспечивает точное определение нуклеотидной последовательности исследуемого фрагмента гена. Метод позволяет непосредственно подсчитать число CAG-повторов и выявить сопутствующие вариации в прилегающих участках. Используется при спорных результатах ПЦР-анализа или для подтверждения данных. Обеспечивает высокую аналитическую точность и информативность исследования.

Показания для проведения исследования полиморфизма андрогенового рецептора CAG повторы

• клинические признаки андрогенодефицита при нормальном или пограничном уровне тестостерона;
• снижение либидо, эректильная дисфункция неясной этиологии;
• нарушения сперматогенеза, мужское бесплодие;
• преждевременное или замедленное половое развитие;
• подозрение на частичную андрогенорезистентность;
• оценка индивидуальной чувствительности к андрогенам перед назначением заместительной терапии;
• мониторинг пациентов с гипогонадизмом;
• остеоартрит;
• уточнение причин вариабельности клинического ответа на терапию тестостероном.

Специальная подготовка к исследованию не требуется.

Интерпретация результатов исследования полиморфизма андрогенового рецептора и их значение для пациента

• В популяции мужчин европейского происхождения нормальным считается диапазон примерно 18-26 повторов. Количество повторов в пределах средних значений отражает типичную чувствительность андрогенового рецептора к тестостерону.
• Сокращение числа повторов (менее 18) связано с повышенной активностью рецептора и усиленным ответом тканей на андрогены. Клинически это может проявляться более выраженными андрогензависимыми эффектами.
• Увеличение числа повторов (выше 26) ассоциировано со снижением транскрипционной активности рецептора и относительной андрогенорезистентностью.
• При значительном удлинении повтора возможны симптомы дефицита андрогенного действия даже при нормальном уровне тестостерона.

Влияние полиморфизма на мужское здоровье и заболевания

Длина CAG-повторов влияет на чувствительность тканей к андрогенам и может модифицировать клинические проявления гипогонадизма, метаболических нарушений и андрогензависимых состояний. Увеличенное число повторов ассоциируется с более высоким риском симптомов андрогенодефицита, снижением минеральной плотности костной ткани и нарушениями сперматогенеза. Короткие повторы могут быть связаны с более выраженными эффектами андрогенов, включая ускоренное развитие андрогензависимых изменений. Полиморфизм рассматривается как фактор индивидуальной вариабельности, а не самостоятельное заболевание.

Возможности терапии на основе результатов полиморфизма

При увеличенном числе повторов, ассоциированном со сниженной чувствительностью рецептора, может потребоваться более тщательная оценка показаний к андроген-заместительной терапии и индивидуальный подбор дозировки с учетом клинического ответа и уровня тестостерона. При коротких CAG-повторах, сопровождающихся повышенной рецепторной активностью, лечение проводится с осторожностью из-за потенциально более выраженного тканевого ответа на андрогены. Данные генотипирования позволяют объяснить вариабельность эффекта терапии, оптимизировать мониторинг и снизить риск недостаточной или избыточной коррекции.

FAQ

Для каких заболеваний рекомендуется обследование CAG-повторов?

Анализ рекомендуется в основном для диагностики генетических заболеваний, связанных с экспансией этих триплетных повторений в соответствующих генах.

• Болезнь Гентингтона. Число CAG-повторов в гене HTT (IT15) оценивается при подозрении на болезнь Гентингтона – аутосомно-доминантное нейродегенеративное заболевание с хореей, когнитивными нарушениями и психическими расстройствами.
• Болезнь Кеннеди. Анализ проводится при подозрении на спинобульбарную мышечную атрофию (синдром Кеннеди) – X-сцепленное заболевание с мышечной слабостью, атрофией и эндокринными нарушениями. Рекомендуется при бесплодии, олигоспермии, мышечной дистрофии.
• Репродуктивные нарушения. Исследование полезно при мужском бесплодии (азооспермия, снижение сперматогенеза), раке простаты, синдроме поликистозных яичников у женщин или гиперандрогении.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Меликян Л.П., Черных В.Б. Полиморфизм CAG-повторов гена рецептора андрогенов, болезнь Кеннеди и мужское бесплодие // Андрология и генитальная хирургия. – 2019. – Том. 20(2). – С. 35-39
2. Осадчук Л.В., Васильев Г.В., Осадчук А.В. Ассоциации CAG-полиморфизма гена андрогенового рецептора с уровнем стероидных гормонов и антропометрическими показателями у мужчин: роль этнического фактора. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2024;28(1):80-89. DOI 10.18699/vjgb-24-10
3. Chernykh V, Solovova O, Sorokina T, Shtaut M, Sedova A, Bliznetz E, Ismagilova O, Beskorovainaya T, Shchagina O, Polyakov A. CAGn Polymorphic Locus of Androgen Receptor (AR) Gene in Russian Infertile and Fertile Men. Int J Mol Sci. 2024 Nov 13;25(22):12183.
4. Ding D., Xu L., Menon M., Reddy G.P., Barrack E.R. Effect of a short CAG (glutamine) repeat on human androgen receptor function // Prostate.- 2004.- V. 58, N 1.- P. 23-32.
5. Alemany M. The roles of androgens in humans: Biology, metabolic regulation and health. Int. J. Mol. Sci. 2022;23(19):11952. DOI 10.3390/ijms231911952
6. Davis-Dao C.A., Tuazon E.D., Sokol R.Z., Cortessis V.K. Male infertility and variation in CAG repeat length in the androgen receptor gene: a meta-analysis. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2007;92(11): 4319-4326. DOI 10.1210/jc.2007-1110