Гомозиготный вариант NUP210L ассоциирован с тяжёлыми нарушениями спермиогенеза у человека

Введение: Спермиогенез представляет собой высокоспециализированный процесс дифференцировки, включающий значительную перестройку ядра и реорганизацию цитоплазмы. Нарушение этих процессов — одна из основных причин мужского бесплодия, однако генетические факторы, лежащие в основе недостаточности спермиогенеза у человека, изучены неполно. NUP210L кодирует нуклеопорин с преимущественной экспрессией в яичках; недавно была выявлена его связь с мужским бесплодием, хотя прямые доказательства у человека ограничены, а модели на мышах не полностью воспроизводят фенотип человека.

Цель: Изучить генетическую основу и последствия для спермиогенеза гомозиготного варианта NUP210L у пациента с тяжёлой олигоастенотератозооспермией, а также оценить его влияние на оплодотворение.

Материалы и методы: Обследована семья, в которой был выявлен больной пробанд мужского пола; родители состояли в кровнородственном браке. Для выявления причинного варианта проводили полное экзомное секвенирование с последующей валидацией методом секвенирования по Сэнгеру. Для оценки ультраструктуры, локализации белка и перестройки хроматина выполняли комплексный анализ сперматозоидов, включая световую и трансмиссионную электронную микроскопию, иммунофлуоресцентное окрашивание, вестерн-блоттинг и окрашивание хромомицином A3. Оценивали результаты оплодотворения после интрацитоплазматической инъекции сперматозоида (ИКСИ) с искусственной активацией ооцитов (AOA) или без неё.

Результаты: Выявлена гомозиготная делеция без сдвига рамки считывания в гене NUP210L (c.1501_1503del, p.Ser501del). В сперматозоидах пациента обнаружены выраженные нарушения спермиогенеза, включая недостаточную конденсацию хроматина, аномалии акросомы, дезорганизацию митохондриального влагалища и дисплазию фиброзного влагалища. Несмотря на сохранный уровень белка NUP210L, иммунофлуоресцентное исследование выявило его патологическое накопление и неправильную локализацию, что указывает на функциональное нарушение, а не на отсутствие экспрессии. Окрашивание хромомицином A3 показало значительную задержку гистонов, соответствующую дефектной перестройке ядра. Примечательно, что сперматозоид-специфичный фактор активации ооцита PLCζ не обнаруживался, что соответствовало полной неспособности к оплодотворению после стандартной ИКСИ. Напротив, сочетание ИКСИ с AOA позволило восстановить оплодотворение и обеспечить развитие бластоцист.

Выводы: Выявлен гомозиготный вариант NUP210L, ассоциированный с тяжёлыми нарушениями спермиогенеза и нарушением функции сперматозоидов. Полученные данные подтверждают роль NUP210L в спермиогенезе человека, которая не полностью воспроизводится в моделях на мышах. Успешное восстановление оплодотворения с помощью AOA также указывает на связь дефектов, обусловленных NUP210L, с нарушением активации ооцитов и служит доказательством у человека того, что дисфункция нуклеопоринов способствует развитию мужского бесплодия.