52 53 54
SPERM DNA HASARI VE ÜREMEYE YARDIMCI TEKN‹KLER
Fazilet Kübra BOYNUKALIN1, Süleyman GÜVEN2, Serdar GÜNALP3
1 Anatolia Tüp Bebek Merkezi, Ankara
2 Karadeniz Teknik Üniversitesi T›p Fakültesi, Kad›n Hastal›klar› ve Do¤um Anabilim Dal›, Trabzon
3 Hacettepe Üniversitesi T›p Fakültesi, Kad›n Hastal›klar› ve Do¤um Anabilim Dal›, Ankara
ÖZET
‹nfertilite, do¤urganl›k ça¤›ndaki alt› çiftten bir tanesinin sorunudur ve erke¤e ba¤l› problemler bu vakalar›n %40'n›
kapsamaktad›r. Geçti¤imiz on y›l içerisinde ejekülatta yer alan matür spermin nükleusundaki DNA bütünlü¤ünün de¤erlendirilmesinin erkek infertilitesinin nedenlerinden birini a盤a ç›karabilece¤i tezi üzerinde çal›fl›lm›flt›r. Sperm genetik materyalinin organizasyonundaki de¤ifliklikler sonucu tan›mlanan sperm DNA hasar›n›n in vivo ortamda fertilite potansiyelini olumsuz etkiledi¤ine dair ortaya at›lan kan›tlar her geçen gün artmaktad›r. Sperm DNA hasar›n›n IVF ve ICSI uygulamas›n›n gebelik baflar›s› üzerine etkileri tart›flmal›d›r. Üremeye yard›mc› tekniklerde bayan yafl›
d›fl›nda herhangi bir önemli prognostik faktör belirlenmemifl olmas›na ra¤men, sperm DNA hasar›n› belirleyen testlerin üremeye yard›mc› tekniklerde prognostik öneme sahip olduklar›na dair kan›tlar öne sürülmektedir. Bu derlemenin amac›, sperm DNA hasar testlerinin klinik kullan›mda yeri olup olmad›¤› ile ilgili kan›tlar›n de¤erlendirilmesi ve bu alanda çal›flmaya ihtiyaç duyulan konular›n belirlenmesidir.
Anahtar kelimeler: infertilite, intrasitoplazmik sperm enjeksiyonu (ICSI), intrauterin inseminasyon (IUI), in vitro fertilizasyon (IVF), sperm DNA hasar›
Türk Jinekoloji ve Obstetrik Derne¤i Dergisi, (J Turk Soc Obstet Gynecol), 2014; Cilt: 11, Say›: 1, Sayfa: 52-8
SPERM DNA DAMAGE AND ASSISTED REPRODUCTIVE TECHNIQUES SUMMARY
Infertility affects one in six couples of childbearing age and male problems are responsible for 40% of these cases.
One area of research that has been studied intensely during the past decade as a cause for male infertility is the integrity of DNA in the nucleus of mature ejaculated spermatozoa. Accumulating evidence suggests that disturbances in the organization of the genomic material in sperm nuclei are negatively correlated with the fertility potential of spermatozoa in vivo. The impact of sperm DNA damage on IVF and ICSI reproductive outcomes remain more controversial. Although no significant prognostic factor for the outcomes of assisted reproductive technique (ART) has been identified, except female age; there is accumulating evidence suggesting potential as a prognostic test for ART. The aim of this review to assess the evidence pertaining to the clinical utility of sperm DNA integrity testing and target areas that require more study.
Key words: infertility, intracytoplasmic sperm injection (ICSI), intrauterine insemination (IUI), in vitro fertilization (IVF), sperm DNA damage Journal of Turkish Society of Obstetrics and Gynecology, (J Turk Soc Obstet Gynecol), 2014; Vol: 11, Issue: 1, Pages: 52-8
G‹R‹fi
Erkek germ hücrelerinin, DNA hasar›na olan yatk›nl›klar›n temelinde spermatogenezin geç döneminde DNA tamir mekanizmalar›n›n azalt›larak düzenlenmesi yer al›r. Ayr›ca spermatogenez s›ras›nda hücrelerin apoptosis yapma yetenekleri kaybetmeleri de sperm hücrelerinde gözlenebilen genetik hasar›
aç›klamaktad›r. Sperm hücrelerinde görülen DNA hasar›n›n oluflma mekanizmalar› tam olarak bilinmese de üzerinde durulan üç temel mekanizma; sperm kromatin paketlenmesinde ortaya ç›kan hasar, baflar›s›z apoptosis ve oksidatif stressdir(1).
Son y›llarda yap›lan de¤erlendirmeler sonras›nda sperm DNA hasar›n› de¤erlendiren testlerle fertil ve infertil erkek tan›m›n›n daha net olarak yap›labilece¤i tezi ortaya at›lm›flt›r. Hepimizin bildi¤i gibi erkek infertilitesinin de¤erlendirilmesinde rutin semen analizi kullan›lmaktad›r. Semen analizi ile yap›lan de¤erlendirmede sperm say› hareketlilik ve morfoloji belirlenmektedir. Semen analizinin en önemli limitasyonu testin de¤erlendirilmesinde kifliler aras› ve kifli içi de¤iflkenlikler ortaya ç›kabilmesidir. Ayr›ca infertil erkeklerin yaklas›k %15'de normal semen analiz sonuçlar›na ra¤men infertilitenin kesin nedeni ortaya konulamamaktad›r. Düflük say›, motilite ve anormal morfoloji gibi bozuk semen parametreleri olan olgularda sperm DNA hasar› yüksek olarak belirlenmifltir. Normal semen parametrelerine sahip hastalar›n %8'inde sperm DNA hasar› belirlenmifltir(2). Tüm bunlar›n yan› s›ra sperm DNA hasar›n›n in vitro fertilizasyon (IVF), gerekse intrasitoplazmik sperm injeksiyonu (ICSI) baflar›s›n› ön görücü de¤ere sahip oldu¤una dair kayg›lar mevcuttur.
Bunun yan› s›ra, sperm DNA hasar›n›n gebelik prognozunu belirleyici etkisi oldu¤unu öne süren yay›nlar mevcuttur. Bu derlemede amac›m›z sperm DNA hasar›n› tespit etmede kullan›lan yöntemler ve sperm DNA hasar›n›n IVF ve ICSI baflar›s› üzerine etkisini ve klinik gebelik sonuçlar› üzerine etkisini de¤erlendirmektir.
SPERM DNA HASARINI TESP‹T ETMEDE KULLANILAN YÖNTEMLER
Günümüzde, DNA hasar›n› tespit etmede kullan›lan en s›k yöntemler; Sperm Kromatin Yap›s›
Tayini (Sperm Chromatin Structure Assay) (SCSA),
Akridin Turuncu Testi (Acridine Orange Test- AOT), Toludin Mavisi (Toluidine Blue- TB), Anilin Mavisi (Aniline Blue), TUNEL [The Terminal Deoxynucleotidyl Transferase- Mediated Deoxyuridine (TdT) Triphosphate (dUTP) Nick End Labeling Assay], As›l Çentik Okuma Tayini (In Situ Nick Translation Assay- NT), Tek Hücre Jel Elektroforezi (COMET), Sperm Kromatin Ayr›lma Testi'dir (Halosperm Test- Sperm Chromatin Dispersion Test-SCD). Tüm bu testler de¤erlendirilirken göz önünde bulunmas› gereken noktalar, her testin tespit etti¤i hasar tipinin ayn› olup olmad›¤› ve her testin standart olup olmad›¤›d›r.
Sperm Kromatin Yap›s› Tayini (Sperm Chromatin Structure Assay) (SCSA)
SCSA anormal kromatin yap›s›na sahip DNA'n›n, asit ve ›s›ya maruz kald›¤›nda denatürasyonuna daha yatk›n olmas› prensibine dayanarak gelifltirilmifltir. Akridin turuncusu asit eklendikten sonra denatürasyona ba¤l› olarak renk de¤iflimi göstermektedir. Bu renk de¤iflimi ak›m sitometri tekni¤i kullan›larak belirlenmektedir. SCSA ile ölçülen DNA denatürasyonu, DNA fragmantasyon indeksi (DFI) olarak tan›mlanm›flt›r. Bu testin en önemli avantaj› standardizasyonunun olmas›d›r(3).
Akridin Turuncu Testi (Acridine Orange Test- AOT)
Akridin turuncu, nükleik asite özgü, katyonik, floresan bir boyad›r. Çift sarmal DNA'ya ba¤land›¤›nda ortaya ç›kan eksitasyon ve emisyon ile, mRNA ya da tek sarmal DNA'ya ba¤land›¤›nda ortaya eksitasyon ve emisyonun farkl› olmas› prensibi ile kullan›lan bir testtir. Teknikte floresan mikroskopu kullan›l›r ve h›zl›, asit ve pahal› olmayan bir yöntemdir. Heterojen boyanma ile de¤erlendirmenin güçleflmesi, baz› renklerin tam ayr›m›n›n yap›lamamas› ve renklerin h›zl› kaybolmas› tekni¤in dezavantajlar› olarak karfl›m›za ç›kmaktad›r(4).
Toludin Mavisi (Toluidine Blue -TB)
TB, fosfat rezidülerini boyayan temel boyad›r. Do¤ru olarak paketlenmemifl kromatin yap›s› ve fragmante uçlarda yer alan fosfat boyanmaya zemin haz›rlar. Normal mikroskop ile de¤erlendirmek yeterli olur ancak kifliler aras› ve kifli içi de¤iflkenliklere aç›kt›r
(4).
Anilin Mavisi (Aniline Blue)
Anilin mavisi, asidik bir boyad›r ve hasarl› DNA'ya sahip spermde rezidüel histonlar›n a盤a ç›kmas› sonucu nükleoproteinlere daha kolay ulafl›l›r ve bu durum anilin mavisinin DNA'y› boyamas›n› sa¤lar. Basit ve ucuz bir tekniktir, analiz için ›fl›k mikroskobu yeterlidir; ancak AOT'de oldu¤u gibi heterojen boyanma tekni¤in en önemli dezavantaj›d›r(5).
TUNEL [The Terminal Deoxynucleotidyl Transferase- Mediated Deoxyuridine (TdT) Triphosphate (dUTP) Nick End Labeling Assay] TUNEL testi ile hem tek hem de çift DNA zincirindeki hasarlar tespit edilebilmektedir. TdT enzimi ile tek veya çift DNA zincirindeki k›r›klar dUTP ile birleflir ve bu noktalar iflaretlenir. ‹flaretlenen noktalar ›fl›k mikroskopisi, floresan mikroskopisi ya da ak›m sitometrisi ile de¤erlendirilir. TUNEL testi SCSA'dan sonra sperm DNA hasar›n› tespit etmekte en s›k kullan›lan testtir. TUNEL testi ile as›l tespit edilen DNA hasar›ndan çok DNA k›r›klar›d›r. SCSA gibi standardizasyonun tam sa¤lanamam›fl olmas› testin en önemli dezavantaj›d›r(6).
As›l Çentik Okuma Tayini (In Situ Nick Translation Assay- NT)
NT, TUNEL testi ile ayn› prensiplere dayanarak uygulanan bir testtir. TUNEL testinden tek fark› sadece tek zincir DNA k›r›klar›n› tespit etmektedir ve DNA polimeraz I'in katalize etti¤i bir enzimatik reaksiyon kullan›lmaktad›r. Di¤er testlerle karfl›laflt›r›ld›¤›nda sensitivitenin daha düflük oldu¤u belirlenmifltir.
Tek Hücre Jel Elektroforezi (COMET) Yo¤unlu¤u azalt›lm›fl sperm agoroz jel tabakalar› aras›na yerlefltirilir ve floresan ba¤layan boya eklenmifl elektroforetik bir gradiente maruz b›rak›l›r. Hasarl› DNA'ya sahip yap› elektroforez esnas›nda hareket eder ve kuyruklu y›ld›z görüntüsü ortaya ç›kar. Sa¤lam DNA yap›s› ise hareket etmez. Boyanma yo¤unlu¤u ve kuyruklu y›ld›z›n kuyruk uzunlu¤u DNA fragmantasyonunun derecesini belirler. Kullan›m›n› k›s›tlayan durumlara bak›ld›¤›nda subjektif bir de¤erlendirme yap›lmas› ve testin de¤erlendirilmesi için tecrübeye ihtiyaç duyulmas›d›r.
Sperm Kromatin Ayr›lma Testi (Halosperm Test) Agoroz jele yüklenen spermin, nükleer proteinleri uzaklaflt›rmak için asit veya alkali solüsyon ile denature edildikten sonra sperm lizisinin sa¤lanaca¤› tampon solüsyonu ile muamele edilir. Sa¤lam DNA'ya sahip sperm santral bir kor etraf›nda ayr›lm›fl DNA halkalar›na ba¤l› periferal halo görüntüsü oluflur. Halo görüntüsünü de¤erlendirmek için yap›lan boyamada eozin yada Azure B kullan›lm›fl ise direkt ›fl›k mikroskopunun kullan›lmas› yeterlidir. Floresan boyalar kullan›lm›fl ise floresan mikroskopu kullan›lmal›d›r. Tekni¤in basit olmas› ve pahal› olmamas› en önemli avantajlar›ndan biridir. Ancak kifliler aras› ve kifli içi de¤erlendirme farkl›l›klar› tekni¤in en önemli dezavantaj›d›r. Tablo I'de testlerin prensipleri, avantajlar› ve dezavantajlar› özetlenmifltir.
J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8 55 Türk Jinekoloji ve Obstetrik Derne¤i Dergisi, (J Turk Soc Obstet Gynecol), 2014; Cilt: 11, Say›: Sayfa:
Journal of Turkish Society of Obstetrics and Gynecology, (J Turk Soc Obstet Gynecol), 2014; Vol: 11, Issue: Pages:
SPERM DNA HASARININ KL‹N‹ K ÖNEM‹
Erkek ‹nfertilitesi
Literatürde gerek anormal sperm parametrelerine
sahip gerekse normal semen parame trelerine sahip
erkeklerde fertilite potansiyelini de¤erlendiren
çal›flmalar mevcuttur. Evenson ve ar k. 1999 y›l›nda
yapt›klar› çal›flmada 165 fertil kab ul edilen çifti
prospektif olarak de¤erlendirmifl v e gebe kalma
potansiyelini belirleyen en iyi belirley icinin SCSA ile
belirl enen DNA fr agmantasy onu oldu¤u
belirlenmifltir(7). Giwercman ve ark. 137 fe rtil erkek
hasta ile 127 subfertil olarak tan›mlana n erkek hasta
SCSA kullan›larak DFI de¤e rlendirilerek
karfl›laflt›r›lm›flt›r. Semen analizi param etreleri normal
olsa bile DFI %20'nin üzerine ç›kt
›¤›nda fertilite
potansiyeli düflmektedir(8). Saleh ve ark. 2002'de yapm› fl
olduklar› çal›flmada fertil ve n ormal semen
parametrelerine sahip infertil hastalar ile anormal semen
parametrelerine sahip erkeklerde spe rm DFI SCSA
testi kullan›larak de¤erlendirilmifltir ve i nfertil hastalarda
DFI anlaml› olarak yüksek saptan m›flt›r. Semen
parametreleri normal olan ve anorm al olan infertil
erkeklerin DFI aras›nda fark saptanmam
›flt›r (9). ASRM
taraf›ndan 2013 y›l›nda yay›nlanan sper m DNA hasar›n›
de¤erlendiren testlerin klinik kull an›m› üzerine
k›lavuzda sperm DNA hasar testlerinin fertil ve infertil
erkekleri ay›rmakta yararl› oldu¤un u destekleyen
yay›nlar bulundu¤unu ancak bu çal
›flmalar›n kan›t
derecelerinin zay›f oldu¤unun alt›
çizilmifltir (10).
Yard›mc› Üreme Teknikleri
‹ntrauterin ‹nseminasyon (IUI) IUI; infertilite tedavisinde s›kça k ullan›lan tedavi
yöntemlerinden biridir. Aç›klanama yan infertilite,
anovulasyon ve ciddi olmayan erk ek faktörü IUI
endikasyonlar› aras›nda yer almaktad›r . Allen ve ark.
1985 y›l›nda yay›nlad›klar› derlemed e TUNEL testi
kullanarak yap›lan DNA fragmantasyo n de¤erlendiril-
mesinin IUI baflar›s›n› öngörmede yeri oldu¤unu
vurgulam›flt›r(11). 2002 y›l›nda Duran ve ark. 154 IUI
siklusunu prospektif olarak de¤erlen dirmifl ve DNA
fragmantasyonunu gebe kalamayan olg ularda anlaml›
olarak yüksek saptanm›flt›r. Yine bu çal
›flmada TUNEL
testi kullanarak yap›lan DNA fragmant asyonu %12'nin
üzerinde olan olgularda gebelik elde ed
ilememifltir (12).
2004 y›l›nda Bungum ve ark. DNA frag mantasyonunun
SCSA ile de¤erlendirerek IVF, ICSI ve IUI tedavisinde
ön görücü etkisi olup olm ad›¤› belirlenmifltir. IUI
tedavisinde DFI %27'nin alt›nda olan olgularda,
biyokimyasal gebelik, klinik gebelik oranlar› belirgin
olarak daha yüksek saptanm
›flt›r; ancak canl› do¤um
oranlar›nda fark bulunamam
›flt›r (13). Yine Bungum ve
ark. 2007'de yapt›klar› de¤er lendirmede IUI tedavisinde
SCSA ile yap›lan de¤erlendi rmede DFI %30'un alt›nda
olan olgularda canl› do¤um oran› belirgin olarak daha
yüksek saptanm›flt›r
(14). Thomson ve ark. 53 IU I
siklusunda TUNEL yö ntemi kullanarak ve
biyokimyasal belirteçler k ullanarak yap›lan DNA
fragmantasyonu de¤erlendiri lmesinin baflar›y› öngörücü
etkisi saptanm›flt›r
(15).
Literatürde DNA fragmant asyonunun de¤erlen-
dirilmesinin IUI baflar›s› n› ön görücü oldu¤unu
destekleyen yay›nlar bulunma s›na ra¤men, ASRM bu
yay›nlar›n kan›t düzeyinin zay›f olmas› nedeniyle
kullan›m›n› önermemektedir
(10).
‹n Vitro Fertilizasyon (IVF ) ve ‹ntrasitoplasmik
Sperm Enjeksiyonu (ICSI) Konvansiyonel IVF ile karfl› laflt›r›ld›¤›nda ICSI;
daha yüksek fertilizasyon or anlar›na sahiptir. Ancak
ICSI daha invazif bir metottu r ve spermatozoan›n do¤al
seçilme süreci bypass edili r. Avrupa IVF Denetleme
program› taraf›ndan yap›lan de¤erlendirmede üremeye
yard›mc› tekniklerin kullan›l d›¤› hastalar›n %70'inde
ICSI tekni¤i kullan›ld›¤›
belirlenmifltir (17). Uzun
y›llard›r üremeye yard›mc
› tekniklerden hangisinin
kullan›laca¤›na karar ver mek için sperm say›s›,
hareketlili¤i ve morfol ojik de¤erlendirilmesi
kullan›lmaktad›r. Bu param etrelerin yan› s›ra DNA
fragmantasyonunun gere k kullan›lacak tekni¤in
belirlenmesinde gerekse bu teknikler kullan›ld›¤›nda
gebelik baflar›s›n› ön görme de yeri olup olmad›¤› son
y›llarda yap›lan pek çok çal› flma ile de¤erlendirilmifltir.
Klasik IVF ile SCSA tekni¤ i kullan›larak yap›lan
DNA hasar› tespiti yap›lm›fl çal›flmalar de¤erlendiril-
di¤inde IVF baflar›s›n› ön gö rmede yeri oldu¤una dair
pek çok çal›flma yer almakt
ad›r (18-21). Di¤er taraftan
yine SCSA tekni¤i kul lan›larak yap›lan baz›
çal›flmalarda sperm DNA h asar›n›n IVF baflar›s›n› ön
görmede yeri olmad›¤› gös
terilmifltir (22,23). TUNEL
yöntemi kullan›larak yap
›lm›fl çal›flmalar gözden
geçirildi¤inde 7 çal›flmaya ra stlanm›fl ve Benchaib ve
ark. yapm›fl oldu¤u çal›flma d›fl›nda kalan çal›flmalar›n
hepsinde DNA hasar›n›n IV F baflar›s›n› ön gördü¤ü
sonucuna var›lm›flt›r
(24-30)
. Simon ve ark. yapm›fl
DOI ID:10.5505/tjod.2014.82584
Yaz›flma adresi: Prof. Dr. Serdar Günalp. Hacettepe Üniversitesi, Kad›n Hastal›klar› ve Do¤um Anabilim Dal›, S›hhiye, Ankara Tel: (0532) 287 37 33
e-posta: serdargunalp@yahoo.com
Al›nd›¤› tarih: 25.07.2013, revizyon sonras› al›nma: 19.08.2013, kabul tarihi: 20.08.2013, online yay›n tarihi: 21.08.2013
olduklar› çal›flmada COMET tekni¤i kullan›larak DNA
hasar› de¤erlendirildi¤inde I VF baflar›s›n› ön görmede
DNA hasar›n›n ba¤›ms›z bir de¤iflken oldu¤u sonucuna
varm›fllard›r
(31). 2006 y›l›nda yap›lan bir me taanalizde
DFI (%30 olan vakalar›n g ebe kalma flans›n›n DFI
(%30 olan vakalara göre 2 kat daha yüksek oldu¤u
belirlenmifltir
(32). 2011 y›l›nda yap›lan ba flka bir
metaanalizde ise DNA hasar
›n›n IVF baflar›s› ile negatif
korelasyon gösterdi¤i be
lirlenmifltir (33). Tüm bu
de¤erlendirmelere ra¤me n 2013 y›l›nda ASRM
yay›nlam›fl oldu¤u bültend e IVF tedavisinde DNA
hasar›n›n de¤erlendirilmes inin gereklili¤inin kan›t
düzeyinin zay›f oldu¤unu di
le getirmifltir (10).
ICSI sikluslar› ile pek çok basama¤›n bypass
edilmesi sonucu sperm DNA hasar›n›n sonuç üzerine
olabilecek etkinin minimalize edildi¤i kanaati yayg›nd›r.
ICSI sikluslar›nda DNA has ar›n›n baflar›y› ön görmede
yeri olup olmad›¤›n› belir lemek amac›yla pek çok
çal›flma yap›lm›flt›r. Bung um ve ark. 2004 y›l›nda
yapm›fl olduklar› çal›flmada ICSI uygulanan DFI(27
olan olgularda eve canl› be bekle gitme olas›l›¤›n›n,
DFI (27 olan olgularla karfl› laflt›r›ld›¤›nda 2.5 kat daha
yüksek oldu¤u saptanm›flt›r
(13). Ayn› çal›flmada IVF uygulanan grupta bu oran 3.6 olarak saptanm›flt›r.
Literatürde DNA hasar›n› n ICSI sonuçlar› üzerine
olumsuz etkisi oldu¤unu de stekleyen pek çok çal›flma
vard›r
(19,20,25,27-29,34)
. Ancak Bungum ve ark. 20 07
y›l›nda yapt›klar› çal›flmada ICSI baflar›s›n›n DFI<30
olan olgular ile DFI > 30 ola n olgular›n gebelik baflar›s›
aç›s›ndan bir fark olmad›¤›
belirlenmifltir (14). Yine bu
sonuçlar› destekleyen çal›flma
lar vard›r (18,22,26,35-37).
DFI düzeyi >50 olan ICSI yap›lan olgularda yap›lan
de¤erlendirmede fertilizasyo n oran›n›n ve klinik gebelik
oranlar›n›n etkilenmedi¤i bel
irlenmifltir (38). 2008 y›l›nda
yap›lan bir metaanalizde DN A hasar testlerinin gebelik
sonuçlar› ile iliflkisi de¤erl endirilmifl ve küçük ama
istatistiksel olarak anlaml› iliflki saptanm›flt›r. Ancak
bu sonucun DNA hasar› de¤e rlendiren testlerin rutin
kullan›ma girmesi için yet erli kan›t teflkil etmedi¤i
sonucuna var›lm›flt›r
(39). Tüm bu çal›flmalarda DN A
hasar›n›n tespiti için SCSA baflta olmak üzere farkl›
teknikler kullan›lm›flt›r. Kullan›lan bu teknikler
içerisinde standardize oldu¤ u kan›tlanan tek yöntem
SCSA'd›r. ASRM'nin 2013 y›l›nda yay›nlam›fl oldu¤u
bültende ICSI tedavisinde ru tin olarak DNA hasar›n›n
de¤erlendirilmesi için yeterl i kan›t olmad›¤› vurgulan-
m›flt›r. SONUÇ
Spermatozoda gerçeklefle cek do¤ru bir DNA
paketlenme sistemi, fertiliza syon ve embriyo geliflimi
için oldukça önemlidir. Sperm DNA hasar›n›n tespitinde
kullan›lan pek çok test bulu nmaktad›r. Bu testlerin bir
k›sm›nda subjektif kriterlere dayan›larak de¤erlendirme
yap›lmaktad›r. Objektif de¤e rlendirme yap›lanlar›n bir
k›sm›nda ise standardizasyo n sorunu yaflanmaktad›r.
Günümüzde en s›k kullan›la n DNA hasar tespiti testi
olan SCSA standardize b ir test olmas› aç›s›ndan
avantajl›d›r. Sperm DNA hasar› tespitinin fertil ve
infertil ayr›m›n›n yap›lmas›n da kullan›m›n› destekleyen
çal›flmalar olmas›na karfl› n kan›t düzeyleri yeterli
de¤ildir. Ayr›ca kullan› lacak yard›mc› üreme
tekniklerinin seçilmesind e belirlenmifl konumlar›
yoktur. Yap›lan çal›flmalar da DNA hasar tespitinin,
sperm morfolojik de¤erle ndirilmesine üstünlü¤ü
olmad›¤› gösterilmifltir
(40,41)
. Tüm bu sonuçlar göz önüne al›nd›¤›nda sperm D NA hasar tespitinin rutin
kullan›mda yeri yoktur.
KAYNAKLAR
1.
Agarwal A, Said TM. Role of sperm chromatin abnormalities
and DNA damage in male inferti lity. Hum Reprod Update
2003;9(4):331-45. 2.
Zini A, Bielecki R, Phang D, Zenzes MT. Correlations between
two markers of sperm DNA integr ity, DNA denaturation and
DNA fragmentation in fertile and infertile men. Fertil Steril
2001;75(4):674-7. 3.
Evenson DP, Kasperson K, Wixo n RL. Analysis of sperm
DNA fragmentation using flow cyto metry and other techniques.
Soc Reprod Fertil Suppl 2007;65:93- 113.
4.
Shamsi MB, Imam SN, Dada R. Sp erm DNA integrity assays:
diagnostic and prognostic challe nges and implications in
management of infertility. J Assist R eprod Genet 2011;28(11):
1073-85. 5.
Erenpreiss J, Bars J, Lipatnikova V , Erenpreisa J, Zalkalns J.
Comparative study of cytochemica l tests for sperm chromatin
integrity. J Androl 2001;22(1):45-5 3.
6.
Tamburrino L, Marchiani S, Mo ntoya M, Elia Marino F,
Natali I, Cambi M et al. Mechanism s and clinical correlates
of sperm DNA damage. Asian J Androl 2012;14(1):24-
31. 7.
Evenson DP, Jost LK, Marshall D , Zinaman MJ, Clegg E,
Purvis K et al. Utility of the sperm chromatin structure assay
57
clinic. Hum Reprod 1999;14(4):10 39-49.
8.
Giwercman A, Lindstedt L, Larsson M, Bungum M, Spano
M, Levine RJ et al. Sperm chroma tin structure assay as an
independent predictor of fertility in vivo: a case-control study.
Int J Androl 2010;33(1):e221-7. 9.
Saleh RA, Agarwal A, Nelson DR, Nada EA, El-Tonsy MH,
Alvarez JG et al. Increased sperm nuclear DNA damage in
normozoospermic infertile men: a prospective study. Fertil
Steril 2002;78(2):313-8. 10.
Practice Committee of the America n Society for Reproductive
Medicine. The clinical utility of sp erm DNA integrity testing:
a guideline. Fertil Steril 2013;99(3) :673-7.
11.
Allen NC, Herbert CM, Maxson W S, Rogers BJ, Diamond
MP, Wentz AC. Intrauterine insemin ation: a critical review.
Fertil Steril 1985;44(5):569-80. 12.
Duran EH, Morshedi M, Taylor S, Oehninger S. Sperm DNA
quality predicts intrauterine insemina tion outcome:a prospective
cohort study Hum Reprod 2002;17( 12):3122-8.
13.
Bungum M, Humaidan P, Spano M, Jepson K, Bungum L,
Giwercman A. The predictive v alue of sperm chromatin
structure assay (SCSA) parame ters for the outcome of
intrauterine insemination, IVF and ICSI. Hum Reprod 2004;
19(6):1401-8. 14.
Bungum M, Humaidan P, Axmon A, Spano M, Bungum L,
Erenpreiss J et al. Sperm DNA integrity assessment in
prediction of assisted reproduction technology outcome. Hum
Reprod 2007;22(1):174-9. 15.
Thomson LK, Zieschang JA, Clark AM. Oxidative
deoxyribonucleic acid damage in sp erm has a negative impact
on clinical pregnancy rate in intrau terine insemination but not
intracytoplasmic sperm injection cycles. Fertil Steril 2011;
96(4):843-7. 16.
Hammadeh ME, Stieber M, Haidl G , Schmidt W. Association
between sperm cell chromatin co ndensation, morphology
based on strict criteria, and fertilizati on, cleavage and pregnancy
rates in an IVF program. Andro logia 1998;30(1):29-35.
17.
de Mouzon J, Goosens V, Bhatachar rya S, Castilla JA, Ferraretti
AP, Korsak V et al. Assisted rep roductive technology in
Europe, 2006: results generated from European registers by
ESHRE. Hum Reprod 2010;25(8) :1851-62.
18.
Boe-Hansen GB, Fedder J, Ersbo ll AK, Christensen P. The
sperm chromatin structure assay as a diagnostic tool in the
human fertility clinic. Hum Reprod 2006;21(6):1576-82.
19.
Larson KL, DeJonge CJ, Barnes AM , Jost LK, Evenson DP.
Sperm chromatin structure assay pa rameters as predictors of
failed pregnancy following assisted reproductive techniques.
Hum Reprod 2000;15(8):1717-22. Aamold ET, Evenson DP. Relation ship between the outcomes
of assisted reproductive techn iques and sperm DNA
fragmentation as measured by the s perm chromatin structure
assay. Fertil Steril 2003;80(4):895- 902.
21.
Virro MR, Larson-Cook KL, Evens on DP. Sperm chromatin
structure assay (SCSA) parameters are related to fertilization,
blastocyst development, and ongo ing pregnancy in in vitro
fertilization and intracytoplasmic sp erm injection cycles. Fertil
Steril 2004;81(5):1289-95. 22.
Payne JF, Raburn DJ, Couchman GM, Price TM, Jamison
MG, Walmer DK. Redefining the r elationship between sperm
deoxyribonucleic acid fragmentatio n as measured by the sperm
chromatin structure assay and outcom es of assisted reproductive
techniques. Fertil Steril 2005;84(2) :356-64.
23.
Lin MH, Kuo-Kuang Lee R, Li S H, Lu CH, Sun FJ, Hwu
YM. Sperm chromatin structure assay parameters are not
related to fertilization rates, embryo quality, and pregnancy
rates in vitro fertilization and intrac ytoplasmic sperm injection,
but might be related to spontaneous abortion rates. Fertil Steril
2008;90(2):352-9. 24.
Benchaib M, Lornage J, Mazoye r C, Lejeune H, Salle B,
Francois Guerin J. Sperm deoxyribo nucleic acid fragmentation
as a prognostic indicator of assiste d reproductive technology
outcome. Fertil Steril 2007;87(1):93- 100.
25.
Borini A, Tarozzi N, Bizzaro D, Bo nu MA, Fava L, Flamigni
C et al. Sperm DNA fragmentatio n: paternal effect on early
post-implantation embryo devel opment in ART. Human
Reprod 2006;21(11):2876-81. 26.
Host E, Lindenberg S, Smidt-Jen sen S. The role of DNA
strand breaks in human spermatozoa used for IVF and ICSI.
Acta Obstet Gynecol Scand 2000;79 (7):559-63.
27.
Huang CC, Lin DP, Tsao HM, Che ng TC, Liu CH, Lee MS.
Sperm DNA frag- mentation negativ ely correlates with velocity
and fertilization rates but might n ot affect pregnancy rates.
Fertil Steril 2005;84(1):130-40. 28.
Seli E, Gardner DK, Schoolcraft W B, Moffatt O, Sakkas D.
Extent of nuclear DNA damage i n ejaculated spermatozoa
impacts on blastocyst developmen t after in vitro fertilization.
Fertil Steril 2004;82(2):378-83. 29.
Henkel R, Kierspel E, Hajimohamm ad M, Stalf T, Hoogendijk
C, Mehnert C et al. DNA fragment ation of spermatozoa and
assisted reproduction technology . Reprod Biomed Online
2003;7(4):477-84. 30.
Frydman N, Prisant N, Hesters L, F rydman R, Tachdjian G,
Cohen-Bacrie P et al. Adequate ova rian follicular status does
not prevent the decrease in pregna ncy rates associated with
high sperm DNA fragmentation. Fertil Steril 2008;89(1):
58 92- 7.
31. Simon L, Lutton D, McManus J, Lewis SE. Sperm DNA damage measured by the alkaline Comet assay as an independent predictor of male infertility and in vitro fertilization success. Fertil Steril 2011;95(2):652-7.
32. Evenson D, Wixon R. Meta-analysis of sperm DNA fragmentation using the sperm chromatin structure assay. Reprod Biomed Online 2006;12(4):466-72.
33. Zini A. Are sperm chromatin and DNA defects relevant in the clinic? Syst Biol Reprod Med 2011;57(1-2):78-85.
34. Simon L, Brunborg G, Stevenson M, Lutton D, McManus J, Lewis SE. Clinical significance of sperm DNA damage in assisted reproduction outcome. Human Reprod 2010;25(7):
1594-608.
35. Gandini L, Lombardo F, Paoli D, Caruso F, Eleuteri P, Leter G et al. Full-term pregnancies achieved with ICSI despite high levels of sperm chromatin damage. Human Reprod 2004;
19(6):1409-17.
36. Zini A, Meriano J, Kader K, Jarvi K, Laskin CA, Cadesky K.
Potential adverse effect of sperm DNA damage on embryo
quality after ICSI. Hum Reprod 2005;20(12):3476-80.
37. Tarozzi N, Nadalini M, Stronati A, Bizzaro D, Dal Prato L, Coticchio G et al. Anomalies in sperm chromatin packaging:
implications for assisted reproduction techniques. Reprod Biomed Online 2009;18(4):486-95.
38. Dar S, Grover SA, Moskovtsev SI, Swanson S, Baratz A, Librach CL. In vitro fertilization-intracytoplasmic sperm injection outcome in patients with a markedly high DNA fragmentation index (>50%). Fertil Steril 2013;100(1):75-80.
39. Collins JA, Barnhart KT, Schlegel PN. Do sperm DNA integrity test predict pregnancy with in vitro fertilization?
Fertil Steril 2008;89(4):823-31.
40. Maettner R, Sterzik K, Isachenko V, Strehler E, Rahimi G, Alabart JL et al. Quality of human spermatozoa: relationship between high-magnification sperm morphology and DNA integrity. Andrologia 2013. doi:10.1111/and.12114.
41. Sivanarayana T, Krishna ChR, Prakash GJ, Krishna KM, Madan K, Rani BS et al. CASA derived human sperm abnormalities: correlation with chromatin packing and DNA fragmentation. J Assist Reprod Genet 2012;29(12):1327-34.
56
Fazilet Kübra ve ark.
J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8 J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8
J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8
52 53 54 Fazilet Kübra BOYNUKALIN1, Süleyman GÜVEN2, Serdar GÜNALP3
1 Anatolia Tüp Bebek Merkezi, Ankara
2 Karadeniz Teknik Üniversitesi T›p Fakültesi, Kad›n Hastal›klar› ve Do¤um Anabilim Dal›, Trabzon
3 Hacettepe Üniversitesi T›p Fakültesi, Kad›n Hastal›klar› ve Do¤um Anabilim Dal›, Ankara
ÖZET
‹nfertilite, do¤urganl›k ça¤›ndaki alt› çiftten bir tanesinin sorunudur ve erke¤e ba¤l› problemler bu vakalar›n %40'n›
kapsamaktad›r. Geçti¤imiz on y›l içerisinde ejekülatta yer alan matür spermin nükleusundaki DNA bütünlü¤ünün de¤erlendirilmesinin erkek infertilitesinin nedenlerinden birini a盤a ç›karabilece¤i tezi üzerinde çal›fl›lm›flt›r. Sperm genetik materyalinin organizasyonundaki de¤ifliklikler sonucu tan›mlanan sperm DNA hasar›n›n in vivo ortamda fertilite potansiyelini olumsuz etkiledi¤ine dair ortaya at›lan kan›tlar her geçen gün artmaktad›r. Sperm DNA hasar›n›n IVF ve ICSI uygulamas›n›n gebelik baflar›s› üzerine etkileri tart›flmal›d›r. Üremeye yard›mc› tekniklerde bayan yafl›
d›fl›nda herhangi bir önemli prognostik faktör belirlenmemifl olmas›na ra¤men, sperm DNA hasar›n› belirleyen testlerin üremeye yard›mc› tekniklerde prognostik öneme sahip olduklar›na dair kan›tlar öne sürülmektedir. Bu derlemenin amac›, sperm DNA hasar testlerinin klinik kullan›mda yeri olup olmad›¤› ile ilgili kan›tlar›n de¤erlendirilmesi ve bu alanda çal›flmaya ihtiyaç duyulan konular›n belirlenmesidir.
Anahtar kelimeler: infertilite, intrasitoplazmik sperm enjeksiyonu (ICSI), intrauterin inseminasyon (IUI), in vitro fertilizasyon (IVF), sperm DNA hasar›
Türk Jinekoloji ve Obstetrik Derne¤i Dergisi, (J Turk Soc Obstet Gynecol), 2014; Cilt: 11, Say›: 1, Sayfa: 52-8
SPERM DNA DAMAGE AND ASSISTED REPRODUCTIVE TECHNIQUES SUMMARY
Infertility affects one in six couples of childbearing age and male problems are responsible for 40% of these cases.
One area of research that has been studied intensely during the past decade as a cause for male infertility is the integrity of DNA in the nucleus of mature ejaculated spermatozoa. Accumulating evidence suggests that disturbances in the organization of the genomic material in sperm nuclei are negatively correlated with the fertility potential of spermatozoa in vivo. The impact of sperm DNA damage on IVF and ICSI reproductive outcomes remain more controversial. Although no significant prognostic factor for the outcomes of assisted reproductive technique (ART) has been identified, except female age; there is accumulating evidence suggesting potential as a prognostic test for ART. The aim of this review to assess the evidence pertaining to the clinical utility of sperm DNA integrity testing and target areas that require more study.
Key words: infertility, intracytoplasmic sperm injection (ICSI), intrauterine insemination (IUI), in vitro fertilization (IVF), sperm DNA damage Journal of Turkish Society of Obstetrics and Gynecology, (J Turk Soc Obstet Gynecol), 2014; Vol: 11, Issue: 1, Pages: 52-8
Erkek germ hücrelerinin, DNA hasar›na olan yatk›nl›klar›n temelinde spermatogenezin geç döneminde DNA tamir mekanizmalar›n›n azalt›larak düzenlenmesi yer al›r. Ayr›ca spermatogenez s›ras›nda hücrelerin apoptosis yapma yetenekleri kaybetmeleri de sperm hücrelerinde gözlenebilen genetik hasar›
aç›klamaktad›r. Sperm hücrelerinde görülen DNA hasar›n›n oluflma mekanizmalar› tam olarak bilinmese de üzerinde durulan üç temel mekanizma; sperm kromatin paketlenmesinde ortaya ç›kan hasar, baflar›s›z apoptosis ve oksidatif stressdir(1).
Son y›llarda yap›lan de¤erlendirmeler sonras›nda sperm DNA hasar›n› de¤erlendiren testlerle fertil ve infertil erkek tan›m›n›n daha net olarak yap›labilece¤i tezi ortaya at›lm›flt›r. Hepimizin bildi¤i gibi erkek infertilitesinin de¤erlendirilmesinde rutin semen analizi kullan›lmaktad›r. Semen analizi ile yap›lan de¤erlendirmede sperm say› hareketlilik ve morfoloji belirlenmektedir. Semen analizinin en önemli limitasyonu testin de¤erlendirilmesinde kifliler aras› ve kifli içi de¤iflkenlikler ortaya ç›kabilmesidir. Ayr›ca infertil erkeklerin yaklas›k %15'de normal semen analiz sonuçlar›na ra¤men infertilitenin kesin nedeni ortaya konulamamaktad›r. Düflük say›, motilite ve anormal morfoloji gibi bozuk semen parametreleri olan olgularda sperm DNA hasar› yüksek olarak belirlenmifltir. Normal semen parametrelerine sahip hastalar›n %8'inde sperm DNA hasar› belirlenmifltir(2). Tüm bunlar›n yan› s›ra sperm DNA hasar›n›n in vitro fertilizasyon (IVF), gerekse intrasitoplazmik sperm injeksiyonu (ICSI) baflar›s›n› ön görücü de¤ere sahip oldu¤una dair kayg›lar mevcuttur.
Bunun yan› s›ra, sperm DNA hasar›n›n gebelik prognozunu belirleyici etkisi oldu¤unu öne süren yay›nlar mevcuttur. Bu derlemede amac›m›z sperm DNA hasar›n› tespit etmede kullan›lan yöntemler ve sperm DNA hasar›n›n IVF ve ICSI baflar›s› üzerine etkisini ve klinik gebelik sonuçlar› üzerine etkisini de¤erlendirmektir.
SPERM DNA HASARINI TESP‹T ETMEDE KULLANILAN YÖNTEMLER
Günümüzde, DNA hasar›n› tespit etmede kullan›lan en s›k yöntemler; Sperm Kromatin Yap›s›
Tayini (Sperm Chromatin Structure Assay) (SCSA),
(Aniline Blue), TUNEL [The Terminal Deoxynucleotidyl Transferase- Mediated Deoxyuridine (TdT) Triphosphate (dUTP) Nick End Labeling Assay], As›l Çentik Okuma Tayini (In Situ Nick Translation Assay- NT), Tek Hücre Jel Elektroforezi (COMET), Sperm Kromatin Ayr›lma Testi'dir (Halosperm Test- Sperm Chromatin Dispersion Test-SCD). Tüm bu testler de¤erlendirilirken göz önünde bulunmas› gereken noktalar, her testin tespit etti¤i hasar tipinin ayn› olup olmad›¤› ve her testin standart olup olmad›¤›d›r.
Sperm Kromatin Yap›s› Tayini (Sperm Chromatin Structure Assay) (SCSA)
SCSA anormal kromatin yap›s›na sahip DNA'n›n, asit ve ›s›ya maruz kald›¤›nda denatürasyonuna daha yatk›n olmas› prensibine dayanarak gelifltirilmifltir.
Akridin turuncusu asit eklendikten sonra denatürasyona ba¤l› olarak renk de¤iflimi göstermektedir. Bu renk de¤iflimi ak›m sitometri tekni¤i kullan›larak belirlenmektedir. SCSA ile ölçülen DNA denatürasyonu, DNA fragmantasyon indeksi (DFI) olarak tan›mlanm›flt›r. Bu testin en önemli avantaj›
standardizasyonunun olmas›d›r(3).
Akridin Turuncu Testi (Acridine Orange Test- AOT)
Akridin turuncu, nükleik asite özgü, katyonik, floresan bir boyad›r. Çift sarmal DNA'ya ba¤land›¤›nda ortaya ç›kan eksitasyon ve emisyon ile, mRNA ya da tek sarmal DNA'ya ba¤land›¤›nda ortaya eksitasyon ve emisyonun farkl› olmas› prensibi ile kullan›lan bir testtir. Teknikte floresan mikroskopu kullan›l›r ve h›zl›, asit ve pahal› olmayan bir yöntemdir. Heterojen boyanma ile de¤erlendirmenin güçleflmesi, baz›
renklerin tam ayr›m›n›n yap›lamamas› ve renklerin h›zl› kaybolmas› tekni¤in dezavantajlar› olarak karfl›m›za ç›kmaktad›r(4).
Toludin Mavisi (Toluidine Blue -TB)
TB, fosfat rezidülerini boyayan temel boyad›r.
Do¤ru olarak paketlenmemifl kromatin yap›s› ve fragmante uçlarda yer alan fosfat boyanmaya zemin haz›rlar. Normal mikroskop ile de¤erlendirmek yeterli olur ancak kifliler aras› ve kifli içi de¤iflkenliklere aç›kt›r
(4).
sahip spermde rezidüel histonlar›n a盤a ç›kmas› sonucu nükleoproteinlere daha kolay ulafl›l›r ve bu durum anilin mavisinin DNA'y› boyamas›n› sa¤lar. Basit ve ucuz bir tekniktir, analiz için ›fl›k mikroskobu yeterlidir;
ancak AOT'de oldu¤u gibi heterojen boyanma tekni¤in en önemli dezavantaj›d›r(5).
TUNEL [The Terminal Deoxynucleotidyl Transferase- Mediated Deoxyuridine (TdT) Triphosphate (dUTP) Nick End Labeling Assay]
TUNEL testi ile hem tek hem de çift DNA zincirindeki hasarlar tespit edilebilmektedir. TdT enzimi ile tek veya çift DNA zincirindeki k›r›klar dUTP ile birleflir ve bu noktalar iflaretlenir. ‹flaretlenen noktalar ›fl›k mikroskopisi, floresan mikroskopisi ya da ak›m sitometrisi ile de¤erlendirilir. TUNEL testi SCSA'dan sonra sperm DNA hasar›n› tespit etmekte en s›k kullan›lan testtir.
TUNEL testi ile as›l tespit edilen DNA hasar›ndan çok DNA k›r›klar›d›r. SCSA gibi standardizasyonun tam sa¤lanamam›fl olmas› testin en önemli dezavantaj›d›r(6).
As›l Çentik Okuma Tayini (In Situ Nick Translation Assay- NT)
NT, TUNEL testi ile ayn› prensiplere dayanarak uygulanan bir testtir. TUNEL testinden tek fark› sadece tek zincir DNA k›r›klar›n› tespit etmektedir ve DNA polimeraz I'in katalize etti¤i bir enzimatik reaksiyon kullan›lmaktad›r. Di¤er testlerle karfl›laflt›r›ld›¤›nda sensitivitenin daha düflük oldu¤u belirlenmifltir.
aras›na yerlefltirilir ve floresan ba¤layan boya eklenmifl elektroforetik bir gradiente maruz b›rak›l›r. Hasarl› DNA'ya sahip yap› elektroforez esnas›nda hareket eder ve kuyruklu y›ld›z görüntüsü ortaya ç›kar. Sa¤lam DNA yap›s› ise hareket etmez. Boyanma yo¤unlu¤u ve kuyruklu y›ld›z›n kuyruk uzunlu¤u DNA fragmantasyonunun derecesini belirler. Kullan›m›n› k›s›tlayan durumlara bak›ld›¤›nda subjektif bir de¤erlendirme yap›lmas› ve testin de¤erlendirilmesi için tecrübeye ihtiyaç duyulmas›d›r.
Sperm Kromatin Ayr›lma Testi (Halosperm Test) Agoroz jele yüklenen spermin, nükleer proteinleri uzaklaflt›rmak için asit veya alkali solüsyon ile denature edildikten sonra sperm lizisinin sa¤lanaca¤› tampon solüsyonu ile muamele edilir. Sa¤lam DNA'ya sahip sperm santral bir kor etraf›nda ayr›lm›fl DNA halkalar›na ba¤l› periferal halo görüntüsü oluflur. Halo görüntüsünü de¤erlendirmek için yap›lan boyamada eozin yada Azure B kullan›lm›fl ise direkt ›fl›k mikroskopunun kullan›lmas› yeterlidir. Floresan boyalar kullan›lm›fl ise floresan mikroskopu kullan›lmal›d›r. Tekni¤in basit olmas› ve pahal› olmamas› en önemli avantajlar›ndan biridir. Ancak kifliler aras› ve kifli içi de¤erlendirme farkl›l›klar› tekni¤in en önemli dezavantaj›d›r. Tablo I'de testlerin prensipleri, avantajlar› ve dezavantajlar› özetlenmifltir.
J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8 55 Türk Jinekoloji ve Obstetrik Derne¤i Dergisi, (J Turk Soc Obstet Gynecol), 2014; Cilt: 11, Say›: Sayfa:
Journal of Turkish Society of Obstetrics and Gynecology, (J Turk Soc Obstet Gynecol), 2014; Vol: 11, Issue: Pages:
Erkek ‹nfertilitesi
Literatürde gerek anormal sperm parametrelerine sahip gerekse normal semen parametrelerine sahip erkeklerde fertilite potansiyelini de¤erlendiren çal›flmalar mevcuttur. Evenson ve ark. 1999 y›l›nda yapt›klar› çal›flmada 165 fertil kabul edilen çifti prospektif olarak de¤erlendirmifl ve gebe kalma potansiyelini belirleyen en iyi belirleyicinin SCSA ile belirl enen DNA fr agmantasyonu oldu¤u belirlenmifltir(7). Giwercman ve ark. 137 fertil erkek hasta ile 127 subfertil olarak tan›mlanan erkek hasta SCSA kullan›larak DFI de¤erlendirilerek karfl›laflt›r›lm›flt›r. Semen analizi parametreleri normal olsa bile DFI %20'nin üzerine ç›kt›¤›nda fertilite potansiyeli düflmektedir(8). Saleh ve ark. 2002'de yapm›fl olduklar› çal›flmada fertil ve normal semen parametrelerine sahip infertil hastalar ile anormal semen parametrelerine sahip erkeklerde sperm DFI SCSA testi kullan›larak de¤erlendirilmifltir ve infertil hastalarda DFI anlaml› olarak yüksek saptanm›flt›r. Semen parametreleri normal olan ve anormal olan infertil erkeklerin DFI aras›nda fark saptanmam›flt›r(9). ASRM taraf›ndan 2013 y›l›nda yay›nlanan sperm DNA hasar›n› de¤erlendiren testlerin klinik kullan›m› üzerine k›lavuzda sperm DNA hasar testlerinin fertil ve infertil erkekleri ay›rmakta yararl› oldu¤unu destekleyen yay›nlar bulundu¤unu ancak bu çal›flmalar›n kan›t derecelerinin zay›f oldu¤unun alt› çizilmifltir(10).
Yard›mc› Üreme Teknikleri
‹ntrauterin ‹nseminasyon (IUI)
IUI; infertilite tedavisinde s›kça kullan›lan tedavi yöntemlerinden biridir. Aç›klanamayan infertilite, anovulasyon ve ciddi olmayan erkek faktörü IUI endikasyonlar› aras›nda yer almaktad›r. Allen ve ark. 1985 y›l›nda yay›nlad›klar› derlemede TUNEL testi kullanarak yap›lan DNA fragmantasyon de¤erlendiril- mesinin IUI baflar›s›n› öngörmede yeri oldu¤unu vurgulam›flt›r(11). 2002 y›l›nda Duran ve ark. 154 IUI siklusunu prospektif olarak de¤erlendirmifl ve DNA fragmantasyonunu gebe kalamayan olgularda anlaml› olarak yüksek saptanm›flt›r. Yine bu çal›flmada TUNEL testi kullanarak yap›lan DNA fragmantasyonu %12'nin üzerinde olan olgularda gebelik elde edilememifltir(12). 2004 y›l›nda Bungum ve ark. DNA fragmantasyonunun SCSA ile de¤erlendirerek IVF, ICSI ve IUI tedavisinde
biyokimyasal gebelik, klinik gebelik oranlar› belirgin olarak daha yüksek saptanm›flt›r; ancak canl› do¤um oranlar›nda fark bulunamam›flt›r(13). Yine Bungum ve ark. 2007'de yapt›klar› de¤erlendirmede IUI tedavisinde SCSA ile yap›lan de¤erlendirmede DFI %30'un alt›nda olan olgularda canl› do¤um oran› belirgin olarak daha yüksek saptanm›flt›r(14). Thomson ve ark. 53 IUI siklusunda TUNEL yöntemi kullanarak ve biyokimyasal belirteçler kullanarak yap›lan DNA fragmantasyonu de¤erlendirilmesinin baflar›y› öngörücü etkisi saptanm›flt›r(15).
Literatürde DNA fragmantasyonunun de¤erlen- dirilmesinin IUI baflar›s›n› ön görücü oldu¤unu destekleyen yay›nlar bulunmas›na ra¤men, ASRM bu yay›nlar›n kan›t düzeyinin zay›f olmas› nedeniyle kullan›m›n› önermemektedir(10).
‹n Vitro Fertilizasyon (IVF) ve ‹ntrasitoplasmik Sperm Enjeksiyonu (ICSI)
Konvansiyonel IVF ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda ICSI; daha yüksek fertilizasyon oranlar›na sahiptir. Ancak ICSI daha invazif bir metottur ve spermatozoan›n do¤al seçilme süreci bypass edilir. Avrupa IVF Denetleme program› taraf›ndan yap›lan de¤erlendirmede üremeye yard›mc› tekniklerin kullan›ld›¤› hastalar›n %70'inde ICSI tekni¤i kullan›ld›¤› belirlenmifltir(17). Uzun y›llard›r üremeye yard›mc› tekniklerden hangisinin kullan›laca¤›na karar vermek için sperm say›s›, hareketlili¤i ve morfolojik de¤erlendirilmesi kullan›lmaktad›r. Bu parametrelerin yan› s›ra DNA fragmantasyonunun gerek kullan›lacak tekni¤in belirlenmesinde gerekse bu teknikler kullan›ld›¤›nda gebelik baflar›s›n› ön görmede yeri olup olmad›¤› son y›llarda yap›lan pek çok çal›flma ile de¤erlendirilmifltir. Klasik IVF ile SCSA tekni¤i kullan›larak yap›lan DNA hasar› tespiti yap›lm›fl çal›flmalar de¤erlendiril- di¤inde IVF baflar›s›n› ön görmede yeri oldu¤una dair pek çok çal›flma yer almaktad›r(18-21). Di¤er taraftan yine SCSA tekni¤i kullan›larak yap›lan baz› çal›flmalarda sperm DNA hasar›n›n IVF baflar›s›n› ön görmede yeri olmad›¤› gösterilmifltir(22,23). TUNEL yöntemi kullan›larak yap›lm›fl çal›flmalar gözden geçirildi¤inde 7 çal›flmaya rastlanm›fl ve Benchaib ve ark. yapm›fl oldu¤u çal›flma d›fl›nda kalan çal›flmalar›n hepsinde DNA hasar›n›n IVF baflar›s›n› ön gördü¤ü sonucuna var›lm›flt›r(24-30). Simon ve ark. yapm›fl
DOI ID:10.5505/tjod.2014.82584
Yaz›flma adresi: Prof. Dr. Serdar Günalp. Hacettepe Üniversitesi, Kad›n Hastal›klar› ve Do¤um Anabilim Dal›, S›hhiye, Ankara Tel: (0532) 287 37 33
e-posta: serdargunalp@yahoo.com
Al›nd›¤› tarih: 25.07.2013, revizyon sonras› al›nma: 19.08.2013, kabul tarihi: 20.08.2013, online yay›n tarihi: 21.08.2013
DNA hasar›n›n ba¤›ms›z bir de¤iflken o ldu¤u sonucuna
varm›fllard›r(31). 2006 y›l›nda yap›lan bir me taanalizde
DFI (%30 olan vakalar›n gebe kalm a flans›n›n DFI
(%30 olan vakalara göre 2 kat daha yüksek oldu¤u
belirlenmifltir(32). 2011 y›l›nda yap›lan ba flka bir
metaanalizde ise DNA hasar›n›n IVF ba flar›s› ile negatif
korelasyon gösterdi¤i belirlenmiflt
ir (33). Tüm bu
de¤erlendirmelere ra¤men 2013 y
›l›nda ASRM
yay›nlam›fl oldu¤u bültende IVF ted avisinde DNA
hasar›n›n de¤erlendirilmesinin gere klili¤inin kan›t
düzeyinin zay›f oldu¤unu dile getirmi
fltir (10).
ICSI sikluslar› ile pek çok bas ama¤›n bypass
edilmesi sonucu sperm DNA hasar›n›n sonuç üzerine
olabilecek etkinin minimalize edildi¤i k anaati yayg›nd›r.
ICSI sikluslar›nda DNA hasar›n›n bafla r›y› ön görmede
yeri olup olmad›¤›n› belirlemek am ac›yla pek çok
çal›flma yap›lm›flt›r. Bungum ve ark . 2004 y›l›nda
yapm›fl olduklar› çal›flmada ICSI uyg ulanan DFI(27
olan olgularda eve canl› bebekle gitm e olas›l›¤›n›n,
DFI (27 olan olgularla karfl›laflt›r›ld›¤› nda 2.5 kat daha
yüksek oldu¤u saptanm›flt›r(13). Ayn› çal›flmada IVF uygulanan grupta bu oran 3.6 olara k saptanm›flt›r.
Literatürde DNA hasar›n›n ICSI so nuçlar› üzerine
olumsuz etkisi oldu¤unu destekleyen pek çok çal›flma
vard›r(19,20,25,27-29,34). Ancak Bungum ve ark. 20 07
y›l›nda yapt›klar› çal›flmada ICSI bafla r›s›n›n DFI<30
olan olgular ile DFI > 30 olan olgular›n gebelik baflar›s›
aç›s›ndan bir fark olmad›¤› belirlenmifl
tir (14). Yine bu
sonuçlar› destekleyen çal›flmalar vard
›r (18,22,26,35-37).
DFI düzeyi >50 olan ICSI yap›lan ol gularda yap›lan
de¤erlendirmede fertilizasyon oran›n›n ve klinik gebelik
oranlar›n›n etkilenmedi¤i belirlenmifltir(38). 2008 y›l›nda yap›lan bir metaanalizde DNA hasar te stlerinin gebelik
sonuçlar› ile iliflkisi de¤erlendirilmifl ve küçük ama
istatistiksel olarak anlaml› iliflki saptan m›flt›r. Ancak
bu sonucun DNA hasar› de¤erlendiren testlerin rutin
kullan›ma girmesi için yeterli kan›t teflkil etmedi¤i
sonucuna var›lm›flt›r(39). Tüm bu çal›flmalarda DN A
hasar›n›n tespiti için SCSA baflta olm ak üzere farkl›
teknikler kullan›lm›flt›r. Kullan›la n bu teknikler
içerisinde standardize oldu¤u kan›tlan an tek yöntem
SCSA'd›r. ASRM'nin 2013 y›l›nda yay
›nlam›fl oldu¤u
bültende ICSI tedavisinde rutin olarak DNA hasar›n›n
de¤erlendirilmesi için yeterli kan›t olm ad›¤› vurgulan-
m›flt›r.
Spermatozoda gerçeklefle cek do¤ru bir DNA
paketlenme sistemi, fertiliza syon ve embriyo geliflimi
için oldukça önemlidir. Sperm DNA hasar›n›n tespitinde
kullan›lan pek çok test bulu nmaktad›r. Bu testlerin bir
k›sm›nda subjektif kriterlere dayan›larak de¤erlendirme
yap›lmaktad›r. Objektif de¤e rlendirme yap›lanlar›n bir
k›sm›nda ise standardizasyo n sorunu yaflanmaktad›r.
Günümüzde en s›k kullan›la n DNA hasar tespiti testi
olan SCSA standardize b ir test olmas› aç›s›ndan
avantajl›d›r. Sperm DNA hasar› tespitinin fertil ve
infertil ayr›m›n›n yap›lmas›n da kullan›m›n› destekleyen
çal›flmalar olmas›na karfl› n kan›t düzeyleri yeterli
de¤ildir. Ayr›ca kullan› lacak yard›mc› üreme
tekniklerinin seçilmesind e belirlenmifl konumlar›
yoktur. Yap›lan çal›flmalar da DNA hasar tespitinin,
sperm morfolojik de¤erle ndirilmesine üstünlü¤ü
olmad›¤› gösterilmifltir
(40,41)
. Tüm bu sonuçlar göz önüne al›nd›¤›nda sperm D NA hasar tespitinin rutin
kullan›mda yeri yoktur.
KAYNAKLAR
1.
Agarwal A, Said TM. Role of sperm chromatin abnormalities
and DNA damage in male inferti lity. Hum Reprod Update
2003;9(4):331-45. 2.
Zini A, Bielecki R, Phang D, Zenzes MT. Correlations between
two markers of sperm DNA integr ity, DNA denaturation and
DNA fragmentation in fertile and infertile men. Fertil Steril
2001;75(4):674-7. 3.
Evenson DP, Kasperson K, Wixo n RL. Analysis of sperm
DNA fragmentation using flow cyto metry and other techniques.
Soc Reprod Fertil Suppl 2007;65:93- 113.
4.
Shamsi MB, Imam SN, Dada R. Sp erm DNA integrity assays:
diagnostic and prognostic challe nges and implications in
management of infertility. J Assist R eprod Genet 2011;28(11):
1073-85. 5.
Erenpreiss J, Bars J, Lipatnikova V , Erenpreisa J, Zalkalns J.
Comparative study of cytochemica l tests for sperm chromatin
integrity. J Androl 2001;22(1):45-5 3.
6.
Tamburrino L, Marchiani S, Mo ntoya M, Elia Marino F,
Natali I, Cambi M et al. Mechanism s and clinical correlates
of sperm DNA damage. Asian J Androl 2012;14(1):24-
31. 7.
Evenson DP, Jost LK, Marshall D , Zinaman MJ, Clegg E,
Purvis K et al. Utility of the sperm chromatin structure assay
57 8.
Giwercman A, Lindstedt L, Larsson M, Bungum M, Spano
M, Levine RJ et al. Sperm chroma tin structure assay as an
independent predictor of fertility in vivo: a case-control study.
Int J Androl 2010;33(1):e221-7. 9.
Saleh RA, Agarwal A, Nelson DR, Nada EA, El-Tonsy MH,
Alvarez JG et al. Increased sperm nuclear DNA damage in
normozoospermic infertile men: a prospective study. Fertil
Steril 2002;78(2):313-8. 10.
Practice Committee of the America n Society for Reproductive
Medicine. The clinical utility of sp erm DNA integrity testing:
a guideline. Fertil Steril 2013;99(3) :673-7.
11.
Allen NC, Herbert CM, Maxson W S, Rogers BJ, Diamond
MP, Wentz AC. Intrauterine insemin ation: a critical review.
Fertil Steril 1985;44(5):569-80. 12.
Duran EH, Morshedi M, Taylor S, Oehninger S. Sperm DNA
quality predicts intrauterine insemina tion outcome:a prospective
cohort study Hum Reprod 2002;17( 12):3122-8.
13.
Bungum M, Humaidan P, Spano M, Jepson K, Bungum L,
Giwercman A. The predictive v alue of sperm chromatin
structure assay (SCSA) parame ters for the outcome of
intrauterine insemination, IVF and ICSI. Hum Reprod 2004;
19(6):1401-8. 14.
Bungum M, Humaidan P, Axmon A, Spano M, Bungum L,
Erenpreiss J et al. Sperm DNA integrity assessment in
prediction of assisted reproduction technology outcome. Hum
Reprod 2007;22(1):174-9. 15.
Thomson LK, Zieschang JA, Clark AM. Oxidative
deoxyribonucleic acid damage in sp erm has a negative impact
on clinical pregnancy rate in intrau terine insemination but not
intracytoplasmic sperm injection cycles. Fertil Steril 2011;
96(4):843-7. 16.
Hammadeh ME, Stieber M, Haidl G , Schmidt W. Association
between sperm cell chromatin co ndensation, morphology
based on strict criteria, and fertilizati on, cleavage and pregnancy
rates in an IVF program. Andro logia 1998;30(1):29-35.
17.
de Mouzon J, Goosens V, Bhatachar rya S, Castilla JA, Ferraretti
AP, Korsak V et al. Assisted rep roductive technology in
Europe, 2006: results generated from European registers by
ESHRE. Hum Reprod 2010;25(8) :1851-62.
18.
Boe-Hansen GB, Fedder J, Ersbo ll AK, Christensen P. The
sperm chromatin structure assay as a diagnostic tool in the
human fertility clinic. Hum Reprod 2006;21(6):1576-82.
19.
Larson KL, DeJonge CJ, Barnes AM , Jost LK, Evenson DP.
Sperm chromatin structure assay pa rameters as predictors of
failed pregnancy following assisted reproductive techniques.
Hum Reprod 2000;15(8):1717-22. of assisted reproductive techn iques and sperm DNA
fragmentation as measured by the s perm chromatin structure
assay. Fertil Steril 2003;80(4):895- 902.
21.
Virro MR, Larson-Cook KL, Evens on DP. Sperm chromatin
structure assay (SCSA) parameters are related to fertilization,
blastocyst development, and ongo ing pregnancy in in vitro
fertilization and intracytoplasmic sp erm injection cycles. Fertil
Steril 2004;81(5):1289-95. 22.
Payne JF, Raburn DJ, Couchman GM, Price TM, Jamison
MG, Walmer DK. Redefining the r elationship between sperm
deoxyribonucleic acid fragmentatio n as measured by the sperm
chromatin structure assay and outcom es of assisted reproductive
techniques. Fertil Steril 2005;84(2) :356-64.
23.
Lin MH, Kuo-Kuang Lee R, Li S H, Lu CH, Sun FJ, Hwu
YM. Sperm chromatin structure assay parameters are not
related to fertilization rates, embryo quality, and pregnancy
rates in vitro fertilization and intrac ytoplasmic sperm injection,
but might be related to spontaneous abortion rates. Fertil Steril
2008;90(2):352-9. 24.
Benchaib M, Lornage J, Mazoye r C, Lejeune H, Salle B,
Francois Guerin J. Sperm deoxyribo nucleic acid fragmentation
as a prognostic indicator of assiste d reproductive technology
outcome. Fertil Steril 2007;87(1):93- 100.
25.
Borini A, Tarozzi N, Bizzaro D, Bo nu MA, Fava L, Flamigni
C et al. Sperm DNA fragmentatio n: paternal effect on early
post-implantation embryo devel opment in ART. Human
Reprod 2006;21(11):2876-81. 26.
Host E, Lindenberg S, Smidt-Jen sen S. The role of DNA
strand breaks in human spermatozoa used for IVF and ICSI.
Acta Obstet Gynecol Scand 2000;79 (7):559-63.
27.
Huang CC, Lin DP, Tsao HM, Che ng TC, Liu CH, Lee MS.
Sperm DNA frag- mentation negativ ely correlates with velocity
and fertilization rates but might n ot affect pregnancy rates.
Fertil Steril 2005;84(1):130-40. 28.
Seli E, Gardner DK, Schoolcraft W B, Moffatt O, Sakkas D.
Extent of nuclear DNA damage i n ejaculated spermatozoa
impacts on blastocyst developmen t after in vitro fertilization.
Fertil Steril 2004;82(2):378-83. 29.
Henkel R, Kierspel E, Hajimohamm ad M, Stalf T, Hoogendijk
C, Mehnert C et al. DNA fragment ation of spermatozoa and
assisted reproduction technology . Reprod Biomed Online
2003;7(4):477-84. 30.
Frydman N, Prisant N, Hesters L, F rydman R, Tachdjian G,
Cohen-Bacrie P et al. Adequate ova rian follicular status does
not prevent the decrease in pregna ncy rates associated with
high sperm DNA fragmentation. Fertil Steril 2008;89(1):
58 92- 7.
31. Simon L, Lutton D, McManus J, Lewis SE. Sperm DNA damage measured by the alkaline Comet assay as an independent predictor of male infertility and in vitro fertilization success. Fertil Steril 2011;95(2):652-7.
32. Evenson D, Wixon R. Meta-analysis of sperm DNA fragmentation using the sperm chromatin structure assay. Reprod Biomed Online 2006;12(4):466-72.
33. Zini A. Are sperm chromatin and DNA defects relevant in the clinic? Syst Biol Reprod Med 2011;57(1-2):78-85.
34. Simon L, Brunborg G, Stevenson M, Lutton D, McManus J, Lewis SE. Clinical significance of sperm DNA damage in assisted reproduction outcome. Human Reprod 2010;25(7):
1594-608.
35. Gandini L, Lombardo F, Paoli D, Caruso F, Eleuteri P, Leter G et al. Full-term pregnancies achieved with ICSI despite high levels of sperm chromatin damage. Human Reprod 2004;
19(6):1409-17.
36. Zini A, Meriano J, Kader K, Jarvi K, Laskin CA, Cadesky K.
Potential adverse effect of sperm DNA damage on embryo
quality after ICSI. Hum Reprod 2005;20(12):3476-80.
37. Tarozzi N, Nadalini M, Stronati A, Bizzaro D, Dal Prato L, Coticchio G et al. Anomalies in sperm chromatin packaging:
implications for assisted reproduction techniques. Reprod Biomed Online 2009;18(4):486-95.
38. Dar S, Grover SA, Moskovtsev SI, Swanson S, Baratz A, Librach CL. In vitro fertilization-intracytoplasmic sperm injection outcome in patients with a markedly high DNA fragmentation index (>50%). Fertil Steril 2013;100(1):75-80.
39. Collins JA, Barnhart KT, Schlegel PN. Do sperm DNA integrity test predict pregnancy with in vitro fertilization?
Fertil Steril 2008;89(4):823-31.
40. Maettner R, Sterzik K, Isachenko V, Strehler E, Rahimi G, Alabart JL et al. Quality of human spermatozoa: relationship between high-magnification sperm morphology and DNA integrity. Andrologia 2013. doi:10.1111/and.12114.
41. Sivanarayana T, Krishna ChR, Prakash GJ, Krishna KM, Madan K, Rani BS et al. CASA derived human sperm abnormalities: correlation with chromatin packing and DNA fragmentation. J Assist Reprod Genet 2012;29(12):1327-34.
56
Fazilet Kübra ve ark.
J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8 J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8 J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8
J Turk Soc Obstet Gynecol 2014;11:52-8