By Znanost nenehno napreduje, tudi medicina ni nobena izjema. V zadnjih letih je bilo storjenih mnogo korakov v smer, ki skoraj vsaki prebivalki v razvitih dražavah omogoča najlepšo in najbolj odgovorno vlogo v življenju: vlogo matere. Poleg številni eksternih in internih dejavnikov, ki omejujejo naravno spočetje, pa so tu še genetski. Genetika, skupaj z razvojem vse bolj natančne tehnike, pa v zadnjih letih doživlja pravo Darwinsko raziskovanje prvinskega. Kaj pa pravi korelacija genetike in neplodnosti?
Genetski vzroki ženske neplodnosti
Okoli 2,8% neplodnih žensk poseduje numerične abnormalnosti spolnih kromosomov, pri 2,1% pa so nosilke strukturne razmestitve.
Kromosomski in gentski povzročitelji ženske neplodnosti
Kromosomske motnje (vključno z mozaičnimi oblikami)
Spolni kromosomi | Avtosomi |
|
|
Translokacije (Robertsonove in recipročne) | |
Gonadna disgeneza z nizko rastjo | Inverzije |
Mešana gonadna disgeneza |
|
Sweyerjev sindrom |
|
Mozaične oblike Y-celične linije |
|
X-avtosomne translokacije |
|
47, XXX (najpogosteje mozaična oblika) |
|
Genetske motnje
Sindrom fragilnega X (FRAXA) |
Kallmanov sindrom |
Sindrom androgene neobčutljivosti |
Geni za β-podskupino LH in FSH |
Geni za LH in FSH receptorje |
Pri okoli 30% pacientk s primarno amenorejo diagnosticiramo Turnerjev sindrom. Nekako velja, da vzroke ponavadi iščemo pri haploinsuficienci več genov na X kromosomu, ki so zadolženi za uravnavanje ovarijske funkcije in rast. Zanj sta potrebni dve aktivni kopiji že v zgodnjem embrionalnem razvoju.
Ideogram kromosoma X in Y
Med temi geni najdemo transkripcijski dejavnik, ki je odgovoren za izločanje osteogene celice (PHOG – pseudoautosomal homebox containing osteogenic gene). Veliko število teh pacientk ima izbrisan del na enemu X kromosomu. V kolikor gre za izbris kratkega kraka X kromosoma je prisotna tudi nizka rast, pri izbrisu drugega kraka, ki vsebuje kritično regijo Xq13-q26 je prisotna ovarijska disfunkcija.
Gonadna disfunkcija pri pacientkah z izbrisanim enim X kromosomom je lahko posledica izgube funkcionalnih in regulacijskih genov.
Na X kromosomu obstajata dve regiji, ki vsebujeta gene za reguliranje ovarijske funkcije: Xq26-q28 (POF1-premature ovarian failure region 1) in Xq13-q22 (POF2-premature ovarian failure 2). Molekularne spremembe v teh regijah peljejo v zgodnjo menopavzo, menopavzo pred dopolnjenimi štiridesetim letom starosti.
Ženske gostiteljice FRAXA premutacijskih alelov FMR1 (fragile X mental retardation 1 gene) gena vključenega v patogenezo fragilnega X sindroma imajo višje tveganje vstopa v menopavzo pred štiridesetim letom starosti. FRAXA mutacije je zabeležena pri okoli 6,5% žensk, ki so vstopile v zgodnjo menopavzo, v primerjavi z 0,04 žensk v splošni populaciji.
FMR1 gen eksprimira v gonadah in še na do sedaj neznan način vpliva na razvoj jajčnikov. Premutacije, ki zajemajo povečano število ponavljajočih tripletov CGG v egzoniu 1 od 50 do 200, so povezane s slabšim odgovorom na hormonsko stimulacijo žensk vključeni v postopek oploditve z biomedicinsko pomočjo (IVF).
Avtosomno recesivna oblika zgodnje menopavze povzročajo mutacije v genu, ki kodira receptor za folikel-stimulativni hormon. Mutacije gena za receptor folikel-stimulativnega hormona so značilne pri ženskah s hipergonadotropnim hipogonadizmom in primarno amenorejo, ter onemogočajo pravilno prikazovanje receptorjev na površini celic. Pravilna glikozilacija FSH in njegova funkcija povezovanja receptorjev je zelo pomembna za žensko neplodnost. Raziskave so pokazale, da so posebnosti teh pacientk visoka vsebnost FSH in jajčniki normalne velikosti s fenotipskimi antralnimi folikli.
Raziskava dr. Sipile in dr. Aule je pokazala, da so vsi primeri zgodnje menopavze na Finskem avtosomno recesivne dedne oblike in vsebujejo mutacijo A189V na FSHR genu. Poudarimo lahko, da genska inačica FSHR gena določa odgovor na hormonsko stimulacijo jajčnikov, kjer nosilci ser680asn variante, pokažejo najnižjo občutljivost na FSH.
Kaiser v svojem preglednem članku opisuje patogenezo in mehanizme, katere mutacije na FSHR genu vzpodbudijo vzročni sindrom ovarijske hiperstimulacije.
Gentski vzroki moške neplodnosti
Motnje spermatogenze, pri neplodnih moških, lahko povzročijo številne kromosomske in genske motnje.
Kromosomski in genski povzročitelji moške neplodnosti
Kromosomske motnje (vključno z mozaično obliko)
Spolni kromosomi | Avtosomi |
|
|
Translokacije (Robertsonove, recipročne) | |
Sindrom dvojnega Y kromosoma | Inverzije |
46,XX ali 45,X moški | Neuravnotežene strukturne motnje |
Strukturne spremembe Y kromosoma | Heterokromatinske spremembe |
Genske motnje
Mikrodelecije Y kromosoma |
Kallmanov sindrom |
Sindrom androgenske neobčutljivosti |
Cistična fibroza |
Geni za β-podskupino LH inFSH |
Geni za LH in FSH receptorje |
Strukturne in numerične kromosomske abnormalnosti so prisotne pri okoli 5% pacientov s težko obliko oligozoospermije in do 15% azoospermičnih moških, v primerjavi s 3% moškimi z normalnim številom spermijev.
Kromosomske motnje kot je Klinefelterjev sindrom so pogoste diagnoze pri moških z azoospermijo, kjer je dodatni X kromosom prisoten v vseh celicah ali v samo eni celični liniji (mozaična oblika).
Pri moških z XX kariotipom je regija, ki določa razvoj testisov translocirana iz Y na nek drug kromosom. Regija, ki določa razvoj testisov se drugače nahaja na kratkem kraku Y kromosoma (SRY – sex determing region).
Zaradi nepravilne segregacije strukturne kromosomske abnormalnosti povzročajo motnje pri spermatogenezi in ustvarjajo nefunkcionalne spermije.
AZF regija (azoospermia factor) se nahaja na področju Yq11 in vsebuje tri različne regije: AZFa, AZFb in AZFc. Najnovejša dognanja govorijo tudi o četrti regiji AZFd. Geni spermatogeneze vključujejo ubiquitin specifično proteazo 9 (USP9Y) in DBY (dead box Y) v AZFa regiji, RBMY (RNA povezovalna domena na Y kromosomu) na AZFb regiji in regijo izbrisano pri azoospermiji (DAZ) na AZFc.
Meta-analiza vseh objavljenih raziskav prisotnosti mutacij na Y kromosomu pri neplodnih moških je pokazala, prisotnost mutacij pri 10% primerov v primerjavi z zdravimi moškimi iz kontrolne skupine (0,4%).
Najpogosteje so izbrisane AZFc regije, ki so odsotne pri 6-12% azoospermičnih moških. Pogostost mikro izbrisa Y kromosoma se pri moških z neobstruktivno azoospermijo, giblje do 20%.
Mikro izbris v AZFc regiji je bil prisoten pri 60%, AZFb 16% in AZFa 5% moških.
Mutacije gena za beta podskupino FSH in LH povzročajo neprimerno spermatogenezo, s tem pa tudi vzdrževanje proizvodnje zadovoljujočega števila spermijev pri odraslih moških. Pri moških homozigotih za mutacijo je na večjih nivojih prišlo do abnormalne proizvodnje spermijev, vendar nikoli do popolne obstrukcije spermatogeneze.
Sindrom androgene neobčutljivosti je X-vezana recesivna bolezen. Gen se nahaja na Xq11-12 regiji. Pri neplodnih moških s težko obliko oligoospermije in azoospermije, verjetnost točkastih mutacij na genu za androgenski receptor znaša 2-3%.
Indeks androgenske neobčutljivosti, ki predstavlja zmnožek vrednosti LH in testosterona je zelo uporaben pri pregledu bolnikov s povišanim tveganjem gostitelja mutacij na genu za androgenski receptor. Število ponavljajočih CAG tripletov v egzonu 1 gena za androgenski receptor je pri subfertilnih moških povečan.
Cistična fibroza je ena izmed najpogostejših avtosomno recesivnih bolezni s pojavnostjo 1:2.500 novorojenčkov. Kongenitalna obojestranska ageneza vas deferensa (CBAVD – congenital bilateral absence of vas deferens) se pojavlja pri okoli 1% sterilnih moških. Okoli 80% moških je gostiteljev genske mutacije na CFTR genu. Okoli 20% moških s CABVD so heterozigoti, 20% ima mutacije na obeh alelah CFTR gena, okoli 30% ima mutacijo ne eni aleli, na drugem pa nosijo 5T alel.
Spermatogeneza je pri teh bolnikih normalna, zato so pacienti kandidati za MESA ali TESA postopek jemanja spermijev, nato pa na ICSI postopek zunaj telesne oploditve. Tveganje dedovanja cistične fibroze je odvisno od materinega genoma.
Diagnostična smernice odkrivanja vzroka neplodnosti
Smernice, ki so jih zastavile evropske strokovne službe iz reproduktivne medicine predstavljajo dober model primera dela v namen odkrivanja genetskih vzrokov moške in ženske neplodnosti. Genetsko svetovanje predstavlja zelo pomemben korak v smeri odkrivanja vzrokov neplodnosti.
Priporočena genetska testiranja pri ženski neplodnosti
| KARIOTIP | FRAXA | CFTR | KAL1 |
Amenoreja | + | + | – | – |
Zgodnja menopavza | + | + | – | – |
Oligomenoreja s hipergonadotropizmom | + | + | – | – |
Hipogonadotropni hipogonadizem | – | – | – | + |
Idiopatska neplodnost | Po enem letu spolnih odnosov brez zaščite | Pri neprimernem odgovoru na hormonsko stimulacijo | +, pred oploditvijo z biomedicinsko pomočjo |
|
Priporočena gentska testiranja pri moški neplodnsoti
| KARIOTIP | MIKRODELECIJE Y KROMOSOMA | CFTR | KAL1 | ANDROGENSKI RECEPTOR |
Azoospermija | + | + (neobstruktivne) | + (CBAVD) | + (HH) | + (visok indeks androgene občutljivosti) |
Težka oblika oligozoospermije (<10×10^6/ml) | + | + | +(CBAVD) | – | + (visok indeks androgene občutljivosti) |
Srednja oligozoospermija | + (po letu nezaščitenih spolnih odnosih) | – | – | – | – |
normozoospermija | + (po letu nezaščitenih spolnih odnosih) | – | – | – | – |
CBAVD – kongenitalna bilateralna ageneza vas diferensa
HH – hipogonadotropni hipogonaqdizem
CUAVD – kongenitalna unilateralna ageneza vas deferensa
Določitev genetskih dejavnikov neplodnosti bo pomagalo pri pravilni oceni tveganja za določeno kromosomsko ali genetsko motnjo. Na podlagi diagnoze se izberejo metode zunaj telesne oploditve.
Literatura:
1. Gekas J, Thepot F, Turleau C, Siffroi JP, Dadoune JP, Briault S i sur. Association des Cytogeneticiens de Langue Francaise. Chromosomal factors on infertility in candidate couples for ICSI: an equal risk of constitutional aberrations in women and men. Hum
Reprod 2001;16:82-90.
2. Rao E, Weiss B, Fukami M, Rump A, Niesler B, Mertz A i sur. Pseudoautosomal deletions encompasssing a novel homeobox gene cause growth failure in idiopatic short stature and Turner syndrome. Nat Genet 1998;19:70-3.
3. Uzielli ML, Guarducci S, Lapi E, Cecconi A, Ricci U, Ricotti G i sur. Premature ovarian failure (POF) and fragile X premutation females: from POF to fragile X carrier identification, from fragile X carrier diagnosis to POF association dana. Am J Med Genet 1999;348:452-4.
4. Murray A, Webb J, Dennis N, Conway G, Morton N. Microdeletions in FMR2 may be a significant cause of premature ovarian failure. J Med Genet 1999:36:767-70.
5. Ferraretti AP, Gianaroli L, Magli MC, Bafaro G, Colacurci N. Female poor responders. Mol Cell Endocrinol 2000;161:59-66.