Yazar
Prof. Dr. Muhterem Bahçe
109
ve bu nedenle PGT endikasyonu bulunduğu bildiril-mekle (6) birlikte farklı grupların yaptıkları çalışma-larda bu olguçalışma-larda üretilen spermlerin öploid germ hücrelerinden geliştiği ve normal kromozomal yapı-da oldukları ileri sürülmüş ve normal sağlıklı doğum-lar elde edilmiştir (7). Kromozomal translokasyondoğum-lar da erkek infertilitesine neden olabilen genetik fak-törler arasındadır. Otozomal translokasyonlar infertil erkeklerde normal popülasyona göre 4-10 kat fazla görülmektedir (8, 9). Robertson tipi translokasyon-lar, 13, 14, 15, 21 ve 22. kromozomların çok küçük olan kısa kollarından birleşmesi ile oluşur ve infertil erkeklerde %0.8 oranında gözlenir ancak bu oran normal popülasyona göre 9 kat fazladır (10). Ro-bertson tipi translokasyonlar, azospermik olgularda
%1.6, oligospermik olgularda ise %0.09 oranında gözlenir. Bu bireyler normal olabildikleri gibi infertil de olabilirler. Ancak fertil olgular ya da ICSI ile gebe-lik elde edilen olgular fetal anöploidi açısından risk altındadırlar. Prenatal veya preimplantasyon genetik tanı için adaydırlar.
Y KROMOZOM MİKRODELESYONLARI
Azospermik erkeklerde Y kromozom mikrodelesyon-larının oranı %10-15 arasındadır (11, 12). Oligosper-mik olgularda oran %5-10’dur (13, 14). AZF bölgesi delesyonları genellikle AZFb ve AZFc bölgelerinde gerçekleşir ve delesyona uğrayan bölgeye göre çok farklı bulgular ile ortaya çıkabilir. Bu delesyonlar ile neden oldukları klinik sonuçların korelasyonu, yeni karşılaşılan olgularda hareket tarzının belirlenebil-Genetik etkenler erkek infertilitesinde %15-30
ora-nında sorumlu tutulmaktadır (1). Etyolojik faktörlerin saptanması, olgularda izlenecek yolun belirlenmesi ve saptanan genetik anomalinin sonraki kuşağa ge-çişinin önlenmesi amacı ile preimplantasyon genetik tanı (PGT) uygulanması, tedavinin yönlendirilmesi ve bazı olgularda tedaviden vazgeçilmesi, kararları-nın alınabilmesi için önemlidir.
KROMOZOMAL ANOMALİLER
İnfertil erkeklerdeki kromozomal anomali oranının yaklaşık olarak %5 olduğu kabul edilmektedir. Bu oran azospermik olgularda %15’e çıkmaktadır (1).
Kromozom sayı anomalileri en sık gözlenen kromo-zomal düzensizliktir (2). Non-obstrüktif azospermi olgularında özellikle cinsiyet kromozomlarını ilgilen-diren sayısal anomalilerin sıklığı daha yüksektir (3).
Bu kişilerin ürettikleri spermler anormal kromozom içeriğini sonraki kuşağa aktarabilmektedirler (4). XXY kromozom kuruluşuna sahip olan Klinefelter send-romlu olgular en sık gözlenen grubu oluşturmak-tadır. Bu anomali, oligospermi olgularında %5 ağır oligospermi ve azospermi olgularında ise %10 ora-nında gözlenmektedir. Mozaik ve non-mozaik form-larda gözlenebilmektedir. Mozaik yapılar 46, XY/47, XXY kromozom kuruluşuna sahiptirler ve olgularda
%74 oranında ejekülat spermi veya testiküler sperm bulma olasılığı bildirilmiştir (5). Diğer yandan non-mozaik olgularda da %25 sperm bulunabildiğini gösteren çalışmalar mevcuttur (1). Bu olgularda ICSI için kullanılan spermlerde anöploidi riski olabileceği
18
mesi açısından son derece önemlidir. AZFa bölge-sindeki USPY9Y ve DBY genlerinin kaybı “Sertoli Cell-Only” sendromuna neden olur ve ejekülatta sperm bulunmaz. AZFb bölgesinde bulunan temel gen RBMY1 genidir ve bu genin altı adet kopyası mev-cuttur. RBMY1 geninin RNA bağlayıcı bir proteini kodladığı bilinmektedir (15). PRY geni de yine AZFb bölgesinde bulunmaktadır ve anormal spermlerin apopitozis regülasyonu ile eliminasyonunda gö-rev alır. AZFb bölgesindeki RBMY ve PRY genlerinin delesyonu spermotogenik arreste neden olur (16).
AZFc bölgesindeki gen delesyonları spermatoge-nezisi etkiler ve oligospermiden azospermiye kadar farklı tablolara neden olabilir. Non-obstrüktif azos-permilerde %12, ağır oligosazos-permilerde %6 oranında AZFc bölge delesyonları gözlenir (17). AZFc bölge delesyonlarının daha sonra total Y kromozom de-lesyonlarına neden olabileceği ve bu mekanizmanın 45, X (18, 19) ve 45, X/46, XY (20) mozaik olguların oluşumda rol aldığı ileri sürülmüştür. Azospermik ve ağır oligospermik olgularda doğru tanı ve genetik danışmanın IVF öncesi kritik öneme sahip olduğu bilinmektedir (21, 22). AZF bölgelerindeki genler dı-şında yine Y kromozomunun uzun koluna lokalize ve spermatogenezisde rol alan CDY ve TSYP genleri de mevcuttur ve bu genlerin fonksiyon kayıpları sper-matogenezisi etkilemektedir (23).
CFTR geni de erkek infertilitesinde özel öneme sahiptir. Konjenital bilateral vas deferens agenezis (KBVDA) olgularında CFTR geni %60-90 oranında etkilenmiştir. Bu mutasyonların da %60-70’ini delta F508 mutasyonu oluşturmaktadır. Ayrıca genin 8. ek-zonun sonundaki poly T sayısı da KBVDA olgularında önemlidir. Bir allelde klasik mutasyon taşıyan ve di-ğer alleli 5T olan olgularda KBVDA olma olasılığının yüksek olduğu bilinmektedir (36). Bu tanının bilin-mesi ve eşinde CFTR mutasyon taraması yapılması ve varlığı durumunda PGD yöntemi ile fetüse hastalı-ğın geçişi önlenebilmektedir. Bu açıdan bilateral vas deferens agenezisi saptanan olgularda CFTR mutas-yon analizi önem taşımaktadır (23).
Bunlar dışında, seks hormon bağlayıcı globu-lin (SHBG), metil tetrahidrofolat redüktaz (MTHFR), östrojen reseptör geni1 ve 2 (ESR1, 2), FSH reseptör geni (FSHR), DAZL ve INSL3 genleri de spermatoge-nezis ve erkek infertilitesinde etkisi olduğu düşü-nülen genlerdir. Ancak bu genlerin mutasyonları ve etki mekanizmaları ile ilgili çalışmalar sürmektedir (23).
X kromozomu üzerindeki androjen reseptör geni de gametogeneziste etkin rol oynamaktadır.
Gerek mayoz bölünmede gerekse spermatositlerin
round spermatidlere dönüşümünde rol oynadığı bi-linmektedir (24). Yine androjen reseptör gen mutas-yonları androjen duyarsızlık sendromu ve Kennedy sendromuna neden olmakta ve fertiliteyi etkile-mektedir (25, 26). Yine X kromozomu üzerinde bu-lunan USP2 geninin de erken spermatogenezis de rol aldığını gösteren bulgular vardır ancak rutin kli-nik kullanım için daha çok veriye ihtiyaç vardır (27).
Kallmann sendromu da infertiliteye neden olan bir hastalıktır. KAL1 gen mutasyonları Kallmann send-romlu olguların %30-70’inde bulunmuştur. FGFR1 gen mutasyonları da Kallmann sendromunun hipo-osmik veya anhipo-osmik tiplerinden sorumlu tutulmak-tadır (28).
Erkek infertilitesinde önemli mekanizmalardan birisi de epigenetik programlamadır. Kısaca epi-genetik programlama, temel DNA dizilimi değiş-meden, DNA ya eklenen metil grupları ve histon proteinleri gibi moleküller ile DNA’daki bilginin RNA molekülüne aktarımı olan transkripsiyon ba-samağında modifikasyonlar yapılması ve sonuçta gen ifadelenmesinin düzenlenmesi olarak tanımla-nabilir. Spermatogeneziste kromatin paketlenmesi önemli bir basamaktır ve insanda P1ve P2 isimli iki proteinin bu işlemde etkili olduğu gösterilmiştir.
Özellikle P1 proteininin erken sentezlenmesi sper-matogenezisin arrest olmasına ve nükleusun pre-matür kondensasyonuna neden olmaktadır (29). P2 proteini ise DNA hasarı ve anormal DNA paketlen-mesi ile ilişkilendirilmiştir (30). Epigenetik modifi-kasyonlarda metilasyon önemli bir mekanizmadır.
Metilasyon hatalarının olduğu hastalarda infertili-te gözlenmekinfertili-tedir. Ayrıca oligospermik hastaların imprinting defektlerine bağlı hastalıklı çocuk sahibi olma olasılıklarının daha yüksek olduğu bildirilmek-tedir (31). Diğer yandan IVF işleminde matürasyo-nunu ve dolayısı ile epigenetik modifikasyonlarını tamamlamamış spermlerin kullanılması doğacak çocuklarda imprinting hastalıklarına yol açabile-cektir (2). Bununla birlikte bu konu oldukça tartış-malıdır (23). Hartmann ve ark.ları tarafından yapılan bir çalışmada infertil erkeklerden elde edilen sper-matogonia ile normal fertil erkeklerden elde edilen spermatogonialar arasında imprinting hataları açı-sından bir fark bulunmamıştır (32). Ancak iki ayrı bağımsız grup yaptıkları çalışmalarda bir imprinting hastalığı olan Angelman sendromunun ICSI sonrası doğan çocuklarda daha sık olduğunu göstermiştir (33, 34). Yine bir imprinting hastalığı olan Beckwith-Wiedemann sendromu da normal popülasyonda
%1 sıklıkta gözlenirken IVF ile doğan çocuklarda %5 oranında saptanmıştır (35).
BÖLÜM 18 • Erkek İnfertilitesinde Genetik Faktörler 111
13. de Vries JW, Repping S, Oates R, Carson R, Leschot NJ, van der Veen F. Absence of deleted in azoospermia (DAZ) genes in spermatozoa of infertile men with somatic DAZ deletions. Fer-til Steril 2001;75:476–9.
14. Peterlin B, Kunej T, Sinkovec J, Gligorievska N, Zorn B. Scree-ning for Y chromosome microdeletions in 226 Slovenian sub-fertile men. Hum Reprod 2002;17:17–24.
15. Elliott DJ. Th e role of potential splicing factors including RBMY, RBMX, hnRNPG-T and STAR proteins in spermatogenesis. Int J Androl 2004;27:328–34.
16. Vogt PH. Human chromosome deletions in Yq11, AZF candi-date genes and male infertility: history and upcandi-date. Mol Hum Reprod 1998;4:739–44.
17. Vogt PH. Azoospermia factor (AZF) in Yq11: towards a mole-cular understanding of its function for human male fertility and spermatogenesis. Reprod Biomed Online 2005;10:81– 93.
18. Jaruzelska J, Korcz A, Wojda A, Jedrzejczak P, Bierla J, Surmacz T, et al. Mosaicism for 45, X cell line may accentuate the severity of spermatogenic defects in men with AZFc deletion. J Med Ge-net 2001;38:798–802.
19. Siff roi JP, Le Bourhis C, Krausz C, Barbaux S, Quintana-Murci L, Kanafani S, et al. Sex chromosome mosaicism in males carrying Y chromosome long arm deletions. Hum Reprod 2000;15:2559–62.
20. Patsalis PC, Sismani C, Quintana-Murci L, Taleb-Bekkouche F, Krausz C, McElreavey K. Eff ects of transmission of Y chromo-some AZFc deletions. Lancet 2002;360:1222–4.
21. Cam DS, Ma K, Bhasin S, Arias J, Pandjaitan M, Chu B, et al. Y chromosome analysis of infertile men and their sons conceived through intracytoplasmic sperm injection: vertical transmis-sion of deletions and rarity of de novo deletions. Fertil Steril 2000;74:909–15.
22. Sadeghi-Nejad H, Farrokhi F. Genetics of azoospermia: current knowledge, clinical implications, and future directions. Part II.
Y chromosome microdeletions. Urol J 2007;4:192–206.
23. Kathrine L. O’Flynn O’Brien, B.A., Varghese Alex C., Agarval Ashok Th e genetic causes of male factor infertility: A review.
Fertil Steril Vol 93 (1)1-12 2010.
24. De Gendt K, Swinnen JV, Saunders PT, Schoonjans L, Dewerc-hin M, Devos A, et al. A Sertoli cell–selective knockout of the androgen receptor causes spermatogenic arrest in meiosis. Proc Natl Acad Sci U S A 2004;101:1327–32.
25. Nuti F, Krausz C. Gene polymorphisms/mutations rele-vant to abnormal spermatogenesis. Reprod Biomed Online 2008;16:504–13.
26. Mifsud A, Sim CK, Boettger-Tong H, Moreira S, Lamb DJ, Lips-hultz LI, et al. Trinucleotide (CAG) repeat polymorphisms in the androgen receptor gene: molecular markers of risk for male infertility. Fertil Steril 2001;75:275–81.
27. Stouff s K, Lissens W, Tournaye H, Van Steirteghem A, Lieba-ers I. Possible role of USP26 in patients with severely impaired spermatogenesis. Eur J Hum Genet 2005;13:336–40.
28. Bhagavath B, Layman LC. Th e genetics of hypogonadotropic hypogonadism. Semin Reprod Med 2007;25:272–86.
29. Lee K, Haugen HS, Clegg CH, Braun RE. Premature translation of protamine 1 mRNA causes precocious nuclear condensation and arrests spermatid diff erentiation in mice. Proc Natl Acad Sci U S A 1995;92: 12451–5.
30. Cho C, Jung-Ha H, Willis WD, Goulding EH, Stein P, Xu Z, et al. Protamine 2 deficiency leads to sperm DNA damage and embryo death in mice. Biol Reprod 2003;69:211–7.
31. Kobayashi H, Sato A, Otsu E, Hiura H, Tomatsu C, Utsunomiya T, et al. Aberrant DNA methylation of imprinted loci in sperm from oligospermic patients. Hum Mol Genet 2007;16:2542–51.
32. Hartmann S, Bergmann M, Bohle RM, Weidner W, Steger K.
Genetic imprinting during impaired spermatogenesis. Mol Hum Reprod 2006;12:407–11.
İnfertil erkeklerde kromozom uçlarında bulunan ve kromozom stabilitesini sağlayan telomerler ile de ilgili çalışmalar yapılmıştır ancak infertilitede kesin etkileri gösterilememiştir (23). Benzer şekilde sperm içindeki mitokondrial DNA mutasyonlarının da in-fertilite ile ilişkisi araştırılmış ancak çelişkili sonuçlar elde edilmiştir (23). ICSI sonrası doğan çocuklarda paternal kökenli mtDNA bulunamaması, fertilizas-yon sonrası paternal kökenli mtDNA’nın degrade ol-duğu fikrini desteklemektedir (36, 37).
Bugün ki bilgilerimiz ışığında, erkek infertilite-sinde eldeki fizik muayene bulguları, laboratuvar sonuçları, anamnez ile elde edilen bilgilerin yönlen-dirmesi ile sistemik olarak genetik etyoloji de araştı-rılmalıdır. Elde edilen sonuçlar sonrası, tedavi seçe-nekleri değerlendirilmeli ve dahası saptanan genetik bozuklukların sonraki kuşağa geçme olasılıkları de-ğerlendirilmeli ve bu riskin varlığı durumunda PGT uygulamaları ile ilgili aileye bilgi verilmeli ve olası ise genetik danışma almaları sağlanmalıdır.
KAYNAKLAR
1. Ferlin A, Raicu F, Gatta V, Zuccarello D, Palka G, Foresta C.
Male infertility: role of genetic background. Reprod Biomed Online 2007;14: 734–45.
2. Emery BR, Carrell DT. Th e eff ect of epigenetic sperm abnorma-lities on early embryogenesis. Asian J Androl 2006;8:131–42.
3. Palermo GD, Colombero LT, Hariprashad JJ, Schlegel PN, Ro-senwaks Z. Chromosome analysis of epididymal and testicular sperm in azoospermic patients undergoing ICSI. Hum Reprod 2002;17: 570–5.
4. Carrell DT. Contributions of spermatozoa to embryogenesis:
assays to evaluate their genetic and epigenetic fitness. Reprod Biomed Online 2008;16:474–84.
5. ForestaC, GarollaA, Bartoloni L, BettellaA, FerlinA. Genetic abnormalities among severely oligospermic men who are can-didates for intracytoplasmic sperm injection. J Clin Endocrinol Metab 2005;90:152–6.
6. Georgiou I, Syrrou M, Pardalidis N, Karakitsios K, Mantzavinos T, Giotitsas N, et al. Genetic and epigenetic risks of intracytop-lasmic sperm injection method. Asian J Androl 2006;8: 643–73.
7. Greco E, Scarselli F, Minasi MG, Casciani V, Zavaglia D, Dente D, Tesarik J, Franco G. (2013). Birth of 16 healthy children aft er ICSI in cases of nonmosaic Klinefelter syndrome. Hum Rep-rod, 28 (5): 1155–60.
8. Chandley AC, Edmond P, Christie S, Gowans L, Fletcher J, Frackiewicz A, et al. Cytogenetics and infertility in man. I. Kar-yotype and seminal analysis: results of a five-year survey of men attending a subfertility clinic. AnnHumGenet 1975;39:231–54.
9. Elliott DJ, Cooke HJ. Th e molecular genetics of male infertility.
Bioessays 1997;19:801-9.
10. De Braekeleer M, Dao TN. Cytogenetic studies in male inferti-lity: a review. Hum Reprod 1991;6: 245–50.
11. Foresta C, Moro E, Ferlin A. Y chromosome microdeletions and alterations of Spermatogenesis. EndocrRev 2001;22:226–39.
12. Dohle GR, Halley DJ, Van Hemel JO, van den Ouwel AM, Pie-ters MH, Weber RF, et al. Genetic risk factors in infertile men with severe oligozoospermia and azoospermia. Hum Reprod 2002;17:13–6.
epigenetic alterations of LIT1 and H19. Am J Hum Genet 2003;72:156–60.
36. Vilma Mantovani, Paolo Garagnani, Paola Selva, Cesare Rossi, Simona Ferrari, Marinella Cenci, Nilla Calza, Vincenzo Cerre-ta, Donata Luiselli, and Giovanni Romeo: Simple Method for Haplotyping the Poly (TG) Repeat in Individuals Carrying the IVS8 5T Allele in the CFTR Gene. Clinical Chemistry 53, No.
3, 2007.
33. Cox GF, Burger J, Lip V, Mau UA, Sperling K, Wu BL, et al. Int-racytoplasmic sperm injection may increase the risk of imprin-ting defects. Am J Hum Genet 2002;71:162–4.
34. De Rycke M, Liebaers I, Van Steirteghem A. Epigenetic risks related to assisted Rreproductive technologies: risk analysis and epigenetic inheritance. Hum Reprod 2002;17:2487–94.
35. DeBaun MR, Niemitz EL, Feinberg AP. Association of in vit-ro fertilization with Beckwith-Wiedemann syndvit-rome and