abstract - Ministero della Salute

Incontri educativo-informativi sul tema della fertilita’
Counselling genetico nell’infertilità e nella fecondazione assistita
Giuseppe Novelli & Leila Salehi
Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"
L’infertilità è definita come l’incapacità per una coppia di concepire un figlio dopo un anno di tentativi
finalizzati, si tratta dunque di un problema che coinvolge più in generale l’ambito riproduttivo.
Esso affligge circa il 10%-15% della popolazione con un contributo pressoché sovrapponibile tra partner
femminile e partner maschile. Certamente la fertilità è un fenotipo complesso multifattoriale determinato
appunto sia da fattori ambientali che genetici ed in cui l’aspetto peculiare è rappresentato dal fatto di essere
un problema di coppia.
Difetti nello sviluppo dell’apparato riproduttivo, nella gametogenesi, nel differenziamento sessuale, nel
sistema endocrino e immunologico, possono, in entrambe i sessi, compromettere la fertilità.
Circa il 15% dei casi di infertilità maschile riconoscono una causa genetica, di poco inferiore la percentuale
relativa all’infertilità femminile, 10% circa; esse rientrano in due grandi capitoli della genetica: sindromi che
riconoscono una alterazione cromosomica alla base e sindromi che riconoscono mutazioni in specifici geni,
implicati in quello che è il complesso ambito riproduttivo (vd tabelle).
Circa un quarto dei casi di infertilità rimangono ancora apparentemente sine causa ed in questi casi
difficilmente si tratta di condizioni sindromiche in cui la fertilità è un aspetto a latere, ma si tratta piuttosto
di condizioni in cui il difetto riproduttivo è l’unica indicazione diagnostica.
E’ noto che le coppie riconosciute infertili e candidate alla procreazione medicalmente assistita risultano
con un maggior rischio procreativo rispetto alla popolazione generale, così come è evidenza che l’età media
della coppia si colloca attorno ai 35-40 anni, per cui è emersa nel tempo la necessità di offrire un’opportuna
consulenza genetica in uno sforzo corale multidisciplinare volto ad identificare le indagini genetiche mirate
per la coppia.
Infatti l’attenzione mirata al fenotipo clinico rende ragione di poter individuare eventuali geni candidati nei
casi di infertilità maschile, nei quali le indagini di primo livello non offrono una risposta
Un’origine genetica è stimata in circa il 30% degli uomini infertili con comuni fenotipi di oligo o
azoospermia, ma la patogenesi del difetto alla base della spermatogenesi rimane spesso non nota.
Nell’era della genomica lo studio delle modificazioni epigenetiche dunque anche di imprinting implicate nella
gametogenesi sia femminile che maschile hanno fornito nuovi elementi utili ai fini diagnostici, sempre se
supportati da indagini preliminari di laboratorio che possano fornire le corrette indicazioni per l’esecuzione
del test di secondo livello richiesto in quel 25% dei casi ove non si riconosce una precisa causa di infertilità.
L’alterazione dei processi di compattamento della cromatina e dell’assemblaggio dell’acrosoma
rappresenterebbero un’indicazione all’esecuzione di test genetici mirati, per esempio mediante analisi dei
geni coinvolti in tale processo nell’uomo.
L’infertilità maschile risulta infatti essere associata ad un’alterata protaminazione. Gli istoni sono proteine
nucleari presenti nelle cellule somatiche e che hanno la capacità di attivare e silenziare l’espressione genica
mediante la modificazione di residui di lisina e serina, agendo dunque come potenti regolatori epigenetici.
Nello spermatozoo maturo vi è una importante riduzione della concentrazione delle proteine istoniche
come risultato di un drammatico cambiamento strutturale della cromatina; alterazioni in questo senso
potrebbero rendere ragione di quei casi di infertilità maschile nei quali le indagini di primo livello non si
sono dimostrate utili nella definizione diagnostica.
Inquadramento clinico-diagnostico dell'infertilità – 02 luglio 2012
Incontri educativo-informativi sul tema della fertilita’
Il gene USP8 si è dimostrato avere un ruolo importante nell’assemblaggio dell’acrosoma durante la
spermatogenesi attraverso complesse interazioni tra vescicole e microtubili a livello endocellulare, ed è per
questo un ottimo gene candidato da inserire nell’ambito dell’approfondimento diagnostico nel maschio
infertile, le cui caratteristiche allo spermiogramma risultino suggestive per tale analisi ancorché’ richiederle
di routine.
USP8 interviene nel processo di deubiquitinazione; l’ubiquitinazione ha un ruolo essenziale nell’omeostasi e
coinvolge un ampio spettro di funzioni fisiologiche nelle cellule dalla regolazione del ciclo cellulare al riparo
del DNA all’embriogenesi mediante modificazioni di natura epigenetica.
Sempre nell’ambito di un secondo livello di indagine, i geni ad oggi candidati per l’analisi riflettono
l’importanza del meccanismo immunitario nell’ambito della fertilità e dunque delle strutture coinvolte in
esso.
Il tessuto testicolare presenta aspetti immunologici peculiari, legati alla necessità di bypassare le barriere
dell’ospite, in particolare le risposte del sistema immune femminile, e garantire la sopravvivenza delle cellule
germinali.
Tre geni in quest’ambito sono stati associati a tale aspetto dell’infertilità maschile: UBD, EPSTI1, e LRRC32.
Questi geni mostrano avere un ruolo nella regolazione della risposta immunitaria.
A questo proposito un gene dimostratosi cruciale per l’infertilità maschile legata all’incapacità di penetrare
l’ovocita è risultato essere DEFB126. Il suo ruolo risulta infatti legato all’efficienza del trasporto dello
spermatozoo nel tratto riproduttivo femminile e al prevenire il riconoscimento da parte del sistema
immunitario
L’identificazione di mutazioni a carico del gene DEFB126 ovviamente ha importanti ricadute nell’ambito della
diagnosi nonché del trattamento dell’infertilità maschile.
Sulla base di dati pubblicati in letteratura un genotipo DEFB126 del/del produce spermatozoi
apparentemente normali agli esami del liquido seminale ma inefficaci nell’apparato riproduttivo femminile.
Tali evidenze potrebbero giustificare l’introduzione dell’analisi del gene in quei soggetti maschi infertile con
parametri seminali nella norma.
L’identificazione del genotipo alterato in questo caso indirizzerebbe in modo mirato la tecnica di
fecondazione assistita più appropriata.
In modo estremamente sintetico si potrebbero ad oggi considerare due pannelli di indagine di primo livello,
proposti rispettivamente per l’infertilità maschile e femminile.
Attualmente i test genetici per l’infertilità negli uomini prevedono studi citogenetici, ricerca di
microdelezioni del cromosoma Y ed analisi di mutazione del gene per la fibrosi cistica CFTR, in
considerazione del fatto che le più comuni alterazioni cromosomiche responsabili di infertilità maschile
sono riconosciute legate a:
• Aneuploidie dei cromosomi sessuali e traslocazioni
• Analisi del gene CFTR nei casi di azoospermia anche come unica manifestazione
• Microdelezioni del ncromosoma Y in soggetti in cui lo spermiogrammma risulti fortemente alterato
Nell’ambito dell’infertilità femminile i test genetici ad oggi indicati prevedono:
• Analisi di mutazioni nei gene per i recettori del LH- and FSH• Analisi di geni associati alla sindrome dell’ovaio policistico o alla POF
• Analisi citogenetiche (aneuploidie- alterazioni strutturali)
• Valutazione dell’invecchiamento degli ovociti e geni correlati con meccanismi di regolazione ciclo
cellulare
A questo primo livello di indagine andrebbero aggiunti nell’ambito dell’approfondimento per l’infertilità
maschile i geni riconosciuti associati ad alterazioni specifiche della morfologia degli spermatozoi, e quelli
noti associati ad alterazioni dell’efficienza dello spermatozoo nella fecondazione dell’ovocita.
Inquadramento clinico-diagnostico dell'infertilità – 02 luglio 2012
Incontri educativo-informativi sul tema della fertilita’
Il pannello di secondo livello potrebbe proporre, a seguito di una seconda valutazione specialistica,
nell’infertilità maschile :
• analisi genotipica per il gene DEFB126
• analisi gene USP8
• arruolamento nell’ambito di ulteriori protocolli di ricerca mediante CGH- ARRAY
• arruolamento nell’ambito di ulteriori protocolli di ricerca mediante CNV
Le recenti tecniche di indagine hanno permesso di focalizzare l’attenzione sul ruolo fondamentale nella
gametogenesi e nell’embriogenesi dei meccanismi che regolano l’espressione genica e non sorprende
pertanto che un difetto a carico di essi possa essere causa di infertilità.
Sono stati descritti diversi legami tra i meccanismi epigenetici e gli importanti eventi durante la
gametogenesi che includono la condensazione cromosomica, il silenziamento dei retrotrasposoni e il
compattamento del DNA nel nucleo. Queste evidenze permettono di rivisitare due ben note sindromi
associate ad infertilità secondo meccanismi più precipuamente epigenetici, più che alterazioni
cromosomiche in senso stretto, più evidente nella POF determinata da X- Fragile, meno nella sindrome di
Klinefelter in cui il processo apoptotico delle cellule gametiche nel tempo è stato recentemente dimostrato.
E’ fondamentale in tutti quei casi ove non si rinviene una causa nota di infertilità procedere mediante
indagini di ricerca al fine di trovare risposta a quei casi oggi non risolti.
Inquadramento clinico-diagnostico dell'infertilità – 02 luglio 2012
Incontri educativo-informativi sul tema della fertilita’
TABELLE
Gene
Localization
Phenotype
Inheritance
XL
Hypothalamic causes of female infertility
KAL
Xp22.3
HH / Anosmia
AHC
Xp21
Adrenal
HH
Leptin
7q31.3
Obesity, HH
AR
Leptin receptor
1p31
Obesity, HH
AR
hypoplasia
& XL
Pituitary causes of females infertilità
GNRH
4q21.2
HH
AR
HESX1
3p21.1-21-2
Septo-optic-dysplasia
AR
LHβ
19q13.3
Isolated LH deficiency
AR
FSHβ
11p13
Isolated FSH deficiency
AR
PROP1
5q
Short
stature, AR
hypothyroid, HH
Ovarian causes of female infertility
DIAPH2
Xq21
Ovarian failure
Disruption in t X/A
FMR1
Xq27.3
FRAXA
XLD
SRY
Yq11.3
Swyer syndrome
Sporadic, YL
FSHR
2p21p16
Primary amenorrhea (F); AR
Oligospermia (M)
LHR
2p21
Anovulation
(F); AR
Undermasculinization
(M)
CYP17
10q24.3
17-hydroxylase
deficinecy
AR
CYP19
15q21.1
Aromatase deficiency
AR
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SF1
9q33
Adrenal
reversal (M)
failure/sex AR
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