Indagini genetiche e riproduzione nell’uomo

       Quando una coppia con problemi di fertilità si rivolge allo specialista, il primo approccio è costituito dall’anamnesi. Si tratta un colloquio mirato a raccogliere informazioni su pregresse o attuali situazioni patologiche ereditarie presenti in famiglia nonché sulla storia clinica della coppia (abitudini di vita, ambiente di lavoro, pregressi interventi, infezioni o altri eventi che possano aver avuto una ricaduta sulla fertilità della coppia). Successivamente, la valutazione degli esami ipoteticamente già eseguiti integrata eventualmente da ulteriori indagini di approfondimento, permetterà allo specialista, non solo di perfezionare la diagnosi laddove ve ne sia bisogno, ma di identificare anche potenziali fattori di rischio per la gravidanza, per i nascituri oltre che di identificare il percorso terapeutico più idoneo e le eventuali possibilità di successo a seconda delle tecniche proposte.

       In questa sezione elenchiamo una serie di possibili indagini genetiche per l’uomo in base agli elementi emersi dalla valutazione anamnestica e clinica, indipendentemente dalla tecnica utilizzata.

Analisi del cariotipo
       Con “analisi del cariotipo” si valuta lo studio numerico e strutturale di tutti i cromosomi della cellula. Le cellule, in questo caso del sangue, vengono coltivate in vitro e poi analizzate. Una causa di infertilità nell’uomo può essere determinata da un’anomalia a livello del cariotipo, di tipo sia numerico (cromosomi sessuali) sia strutturale (traslocazioni bilanciate o altre anomalie che non comportano perdita o guadagno del materiale genetico). Eventuali anomalie del cariotipo a seconda delle loro caratteristiche possono essere causa di aborti e/o malformazioni a carico dei nascituri oltre che fornire indicazioni sulle cause dell’infertilità.

Indicazioni al test:

azoospermia (assenza totale di spermatozoi);
grave oligospermia (<10 x 106 spermatozoi/ml);
moderata oligospermia (10-20 x 106 spermatozoi/ml) e normospermia solo dopo un anno di rapporti mirati;
esecuzione di procedure di riproduzione assistita.
Fibrosi cistica
La fibrosi cistica (o mucoviscidosi) è una delle malattie genetiche recessive più comuni nella popolazione caucasica. I portatori di una mutazione sul gene CFTR (si conoscono più di mille mutazioni diverse su questo gene) sono circa 1 su 25 nella popolazione generale, mentre i malati sono circa 1 su 2500. La proporzione di portatori è maggiore nelle coppie sterili, in quanto alcune di queste mutazioni hanno come conseguenza l’infertilità nell’uomo che si manifesta con assenza o grave riduzione del numero di spermatozoi dovuta alla correlata assenza monolaterale o bilaterale dei dotti deferenti (che sono dei piccoli canali che conducono gli spermatozoi dal testicolo all’esterno).

       È consigliabile effettuare il test a tutte le coppie prima di una terapia di riproduzione medicalmente assistita. Il test prende in esame le 50 mutazioni più comuni in Europa Centrale coprendo circa l’85-95% dei casi riportati, ma può essere esteso fino all’intero genoma.

       Se uno dei due partner è portatore di una mutazione causante la fibrosi cistica, si dovrà eseguire il sequenziamento totale del gene sull’altro partner in modo da valutare più precisamente il rischio di concepire un figlio affetto da fibrosi cistica che è la malattia genetica grave più diffusa.

Indicazioni al test:

azoospermia associata ad agenesia bilaterale congenita dei deferenti;
grave oligospermia associata ad agenesia monolaterale congenita dei deferenti;
esecuzione di procedure di riproduzione assistita.
HLA-G: determinazione della variante 3’UTR del/ins 14bp
L’HLA-G, una proteina denominata human leukocyte antigen-G, è un importante immunoregolatore, soprattutto nel contesto dell’interfaccia materno-fetale. Le proprietà immunosoppressive di questa proteina sono importantissime per l’instaurarsi della tolleranza materna nei confronti dell’embrione.        Per permettere all’embrione di attecchire alla parete dell’utero, sia la madre sia l’embrione stesso devono produrre questa proteina. In alcuni casi, determinati per la maggior parte geneticamente, questa produzione non avviene o avviene in maniera insufficiente. Tra le diverse varianti conosciute sul gene HLA-G, la 3’UTR del/ins 14bp riveste un ruolo importante nella mancata produzione di HLA-G, e può essere determinata tramite un test genetico.
     
       Questa variante va determinata su entrambi i genitori poiché la produzione di HLA-G da parte dell’embrione dipende dal genotipo ereditato dal padre e dalla madre. Determinate costellazioni genetiche della variante riportata sono state associate a pre-eclampsia, aborti spontanei ricorrenti e fallimenti delle terapie IVF.

indicazioni al test:

alla coppia dopo ≥2 tentativi FIVET/ICSI falliti;
alla coppia in caso di ≥2 aborti spontanei, se cariotipo normale e nessun problema a livello della coagulazione;
al partner della paziente durante la preparazione all’ovodonazione.
       Emocromatosi: HFE, analisi delle varianti p.C282Y e p.H63D
Nell’uomo l’accumulo di ferro può provocare un ipogonadismo secondario, problemi di erezione e di libido. In alcuni casi è possibile risolvere il problema dell’infertilità tramite una cura per diminuire l’accumulo di ferro. Inoltre, sia lo stato eterozigote che quello omozigote per le due mutazioni più frequenti sono stati associati a una diminuzione della motilità degli spermatozoi e/o a una diminuzione degli ormoni FSH e/o LH sotto il valore fisiologico normale.

Indicazioni al test:

ipogonadismo secondario;
problemi di erezione o libido;
diminuzione della motilità degli spermatozoi;
valori di LH o FSH sotto il livello fisiologico normale.
Il test dovrebbe essere eseguito anche nel caso in cui la partner risulti portatrice o affetta da emocromatosi, a causa dell’alto rischio di trasmissione ereditaria.

Microdelezioni sul cromosoma Y (AZF)
       Questo esame permette di determinare se sono presenti delle delezioni di materiale genetico in 3 regioni specifiche del cromosoma Y, molto importanti nella spermatogenesi. Delezioni in questa zona sono responsabili di circa il 10% delle azoospermie o oligospermie gravi (meno di 10 milioni di spermatozoi al millilitro). Il test è consigliato agli uomini con oligospermia severa o azoospermia. Il risultato del test è importante sia per la terapia sia per le conseguenze sulla discendenza. Per la terapia perché il tipo di microdelezione trovata dà una chiara indicazione sulla possibilità o meno di ricorrere a una ICSI o TESE; per la discendenza perché, in caso di ICSI o TESE, bisogna considerare la possibilità di concepire un figlio maschio subfertile. Lo studio delle microdelezioni del cromosoma Y, oltre a fornire una diagnosi, permette di valutare la possibilità di ritrovamento di spermatozoi testicolari laddove sia necessario eseguire una biopsia a scopo riproduttivo (TESE). Infatti, nei casi di delezione completa della regione AZFa o di quella AZFb la probabilità di ritrovamento di spermatozoi è virtualmente zero. Nel caso la delezione fosse a carico della regione AZFc la probabilità di ritrovamento è intorno al 50% (Krausz e Forti 2000). Infine, l’indagine consente di proporre a scopo preventivo la crioconservazione del liquido seminale ai pazienti portatori di microdelezioni affetti da oligozoospermia, per ovviare alla progressiva riduzione del numero di spermatozoi nel tempo.

Indicazioni al test:

azoospermie;
oligospermie severe (<10 milioni di spermatozoi/ml).
MTHFR: metilene-tetraidrofolato-riduttasi
       Una variante nucleotidica conosciuta sul gene MTHFR, C677T, causa un aumento di omocisteina nel sangue e un abbassamento dell’acido folico. Secondo la letteratura, questo può portare all’infertilità maschile, incidendo in modo negativo sia sulla spermatogenesi sia sulla motilità degli spermatozoi. Da studi riportati in letteratura si è notato un aumento del numero e della motilità degli spermatozoi con l’acido folico. Si consiglia questa analisi se presente una o più delle seguenti indicazioni:

infertilità idiopatica;
spermiogramma con valori abnormi (numero, motilità);
OAT (oligoastenoteratospermia: riduzione numero, motilità e aumento anomalie di forma).
FSH e FSHR
       Polimorfismi sul gene del recettore FSH (FSHR) e sul gene dell’ormone FSH possono essere responsabili di difetti a livello della spermatogenesi. In alcuni casi i pazienti con questa problematica traggono benefici dalla somministrazione di FSH. L’indagine genetica di due varianti sui geni FSHR e FSH permette di valutare un possibile trattamento dell’infertilità maschile con l’ormone FSH.

       In particolare, i pazienti azo/oligospermici con livelli normali di FSH e che presentano almeno una serina in posizione 680 sul gene FSHR (p.Ser680Asn) traggono benefici dalla somministrazione di FSH in termini di:

numero e concentrazione di spermatozoi;
motilità progressiva;
percentuale di spermatozoi con morfologia normale.
       Inoltre, una variante sul gene FSHB (-211 TT) è associata a livelli medio-bassi di FSH in uomini azo/oligospermici. Questo genotipo non è mai stato riscontrato in uomini con un livello di FSH elevato (>8 UI/l) o in uomini normospermici.

       Anche in questi pazienti portatori della variante sul gene FSHB (-211 TT) un trattamento con FSH induce un significativo miglioramento in termini di:

numero e concentrazione degli spermatozoi;
motilità progressiva.
L’analisi di queste due varianti è indicata in uomini con:

azo/oligospermia idiopatica;
altri fattori dello spermiogramma alterati (motilità, morfologia).
Analisi del gene anosmina (KAL1)
       Indagine da eseguire nei casi in cui vi sia una disfunzione ormonale con riduzione dei valori di FSH ed LH associata ad anosmia (assenza di olfatto). Tale condizione è definita sindrome di Kallmann, una malattia genetica legata al cromosoma X. Essa comporta un mancato o ridotto sviluppo sessuale nella pubertà ed è associata a infertilità. La diagnosi di sindrome di Kallmann comporta la definizione del rischio di trasmissione di difetti genetici alla prole, quindi sarebbe opportuno che i soggetti che ne sono affetti fossero informati su tale rischio.

Indicazione al test:

azoospermia associata a ipogonadismo ipogonadotropo primario e anosmia.
Conclusioni
       Lo sviluppo della genetica e delle tecniche diagnostiche a essa correlate permette di acquisire nuove conoscenze. Per quanto riguarda gli aspetti della fertilità maschile le nuove acquisizioni forniscono elementi utili ai fini diagnostici e in alcuni casi terapeutici e preventivi. Fondamentale risulta infine la consulenza genetica in quei casi selezionati che necessitano di ulteriori approfondimenti o di un’adeguata informazione sugli eventuali rischi riproduttivi a carico della prole.


Fonti Aldrich CL, Stephenson MD, Karrison T, et al. HLA-G genotypes and pregnancy outcome in couples with unexplained recurrent miscarriage. Mol Hum Reprod 2001;7(12):1167-72.
Cornet D, Cohen M, Clement A, et al. Association between the MTHFR-C677T isoform and structure of sperm DNA. J Assist Reprod Genet 2017;34(10):1283-8.