Infertilità maschile, quando e perché effettuare i test genetici

La spermatogenesi è uno dei processi di differenziazione più complessi del nostro organismo, durante il quale le cellule germinali attraversano varie fasi di maturazione, passando da spermatogoni diploidi a spermatozoi aploidi. «Si stima che questo processo sia orchestrato da circa 2000 geni, di cui probabilmente 600-900 espressi esclusivamente nelle cellule della linea germinale maschile (Tüttelmann F, et al. Med Genet 2018)» afferma Radu Mihalca, della Commissione Andrologia AME (Associazione Medici Endocrinologi), coordinata da Agostino Specchio. «Di conseguenza, la genetica dell'infertilità maschile rimane tuttora uno degli argomenti più complessi in ambito endocrinologico» riporta lo specialista. «L'infertilità di coppia, definita dall'Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO) come l'incapacità di una coppia di ottenere una gravidanza dopo 12 mesi di rapporti sessuali non protetti, è una condizione relativamente comune nei paesi occidentali, che si stima possa interessare il 10-15% delle coppie (WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen. Sixth edition 2021)» prosegue l'esperto. «Le cause sono attribuite per circa un terzo al maschio, un terzo alla femmina e un terzo a entrambi i partner» continua Mihalca. «L'infertilità maschile viene diagnosticata quando, insieme al dato anamnestico dell’assenza di induzione di gravidanza, uno o più parametri del liquido seminale risultano inferiori alla soglia definita dai criteri della WHO in almeno due spermiogrammi effettuati a distanza di almeno tre mesi (intervallo scelto perché superiore alla durata della spermatogenesi umana) (WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen. Sixth edition 2021)» osserva lo specialista. «Le alterazioni del liquido seminale sono descritte come: oligozoospermia: numero ridotto di spermatozoi; astenozoospermia: motilità ridotta degli spermatozoi; teratozoospermia: percentuale ridotta di spermatozoi con morfologia normale» riferisce Mihalca. «Le combinazioni tra queste condizioni sono comuni, pertanto, è frequente parlare di oligo-asteno-terato zoospermia (OAT)» riporta l'esperto. «Il fenotipo più grave è rappresentato dall’azoospermia, ovvero l'assenza di spermatozoi nell'eiaculato, anche dopo centrifugazione e analisi del sedimento» commenta lo specialista. «La frequenza di queste diagnosi varia significativamente a seconda del contesto clinico: dalla medicina di base, alla specialistica endocrinologica/urologica/ginecologica, fino ai centri di procreazione medicalmente assistita (PMA)» continua Mihalca. «Per quanto riguarda l’eziologia dell’infertilità maschile, sono oggi disponibili pochi studi epidemiologici su larga scala paragonabili tra loro, concordi nel riportare l’identificazione di una diagnosi causale specifica solo in circa il 25% degli uomini infertili» (Sudhakar DVS, et al. J Hum Reprod Sci 2021) prosegue l'esperto. «Le cause più frequenti includono l’insufficienza gonadica primaria (idiopatica oppure conseguente a sindromi genetiche note, a trattamenti chemioterapici o radioterapici per malattie oncologiche maligne, inclusi i tumori testicolari), l’insufficienza gonadica secondaria a malattie endocrinologiche croniche (ad esempio, ipogonadismo ipogonadotropo o diabete mellito), l’abuso di androgeni oppure condizioni come obesità, alcolismo e abuso di sigarette» riferisce lo specialista. «I fattori genetici hanno un ruolo significativo nella fertilità maschile, data l’importanza del controllo genetico nella spermatogenesi, ma la modificazione genetica risulta oggi dimostrabile solo in un numero limitato di casi: attualmente, si stima che circa il 4% delle diagnosi di infertilità maschile sia conseguente a cause genetiche dimostrabili, compresa la sindrome di Klinefelter» commenta Mihalca. «Questi valori tendono a essere più elevati negli studi condotti nei centri PMA e aumentano con la riduzione dei valori medi dei parametri seminali all'interno del gruppo analizzato» osserva l'esperto. «Alterazioni genetiche possono essere riscontrate fino al 20% dei casi di azoospermia (Tüttelmann F, et al. Med Genet 2018)».

I TEST GENETICI NELL’INFERTILITÀ MASCHILE.
Attualmente, nei quadri seminali più compromessi, con OAT severa (< 5x10⁶ spermatozoi/mL) o azoospermia, è indicato effettuare a scopo diagnostico una o più analisi genetiche (Krausz C, et al. Andrology 2024). «Oltre al valore diagnostico, queste analisi hanno anche valore prognostico e medico-legale per la coppia avviata alla PMA», afferma Mihalca. « Per ragioni pratiche i test genetici usati nell’infertilità maschile possono essere separati in due gruppi», spiega lo specialista. «1) Test genetici effettuati di routine nei centri PMA in casi di OAT severa/azoospermia sono: a) cariotipo su linfociti dello striscio periferico: consente di individuare aberrazioni cromosomiche numeriche e strutturali (duplicazioni, traslocazioni, inversioni, delezioni). È obbligatorio in caso di azoospermia o OAT severa, poli-abortività di coppia, anamnesi familiare positiva per anomalie cromosomiche bilanciate o per sindrome clinica compatibile con alterazioni cromosomiche, in preparazione alla PMA. b) Analisi delle micro-delezioni del braccio lungo del cromosoma Y: esame mirato a identificare alterazioni specifiche delle cosiddette zone dei fattori di azoospermia (AZFa, AZFb, AZFc); risulta obbligatoria in caso di azoospermia o OAT severa». «2) Test genetici riservati a casi selezionati con OAT severa/azoospermia» prosegue Milhaica «eseguiti solo in centri genetici altamente specializzati (ad eccezione dell’analisi delle mutazioni del gene CFTR: a) Mutazioni dei geni coinvolti nella migrazione e funzione dei neuroni GnRH o dei loro bersagli ipotalamo-ipofisari: analisi riservata ai pazienti con ipogonadismo ipogonadotropo congenito, con o senza anosmia. b) Mutazioni dei geni coinvolti nella sintesi, nell’attivazione recettoriale e nell’azione degli androgeni: esame indicato per pazienti con sindromi endocrinologiche che includono tra i sintomi dominanti ipogonadismo, ipospadia, ginecomastia idiopatica puberale c) Mutazioni dei geni coinvolti nei difetti specifici della morfologia e funzione degli spermatozoi: test utili nei casi di anomalie degli spermatozoi come globospermia o acinesia completa della coda. d) Mutazioni e polimorfismi di geni associati a difetti spermatogenici riscontrati in esami bioptici testicolari su pazienti azoospermici in corso di PMA: da effettuare in casi d'arresto spermatogenico parziale/totale o sindrome a sole cellule di Sertoli. e) Mutazioni del gene della fibrosi cistica (CFTR): esame indicato in caso di sospetta azoospermia ostruttiva o in caso di storia personale o familiare suggestiva di fibrosi cistica o patologia correlata al gene CFTR».

CONDIZIONI GENETICHE ASSOCIATE A INFERTILITÀ MASCHILE
Anomalie cromosomiche numeriche e strutturali. «Sono presenti nel 5-15% dei maschi infertili, con prevalenza maggiore tra gli uomini con azoospermia. Le aneuploidie sono le anomalie più comuni generalmente associate all’azoospermia. La sindrome di Klinefelter rappresenta l’aneuploidia più frequente e il cariotipo 47,XXY (o le sue varianti a mosaicismo) sono riscontrati fino al 14% dei casi di azoospermia (Sudhakar DVS, et al. J Hum Reprod Sci 2021)», riferisce l'esperto. «Le anomalie strutturali, quali delezioni, duplicazioni, inversioni e traslocazioni, hanno una prevalenza che è circa la metà di quelle numeriche e sono generalmente associate a quadri seminali meno severi di tipo OAT», prosegue Mihalca. «La più comune, pur essendo considerata una variante del cariotipo normale, è l’inversione peri-centrica del cromosoma 9, inv(9)(p11q12)», osserva l'esperto. «Le traslocazioni più frequentemente osservate nei maschi infertili includono quelle Robertsoniane, come der(13;14) e der(14;21). Alle coppie infertili, nelle quali il maschio presenta alterazioni del cariotipo, soprattutto se orientate verso tecniche PMA, devono essere raccomandate la consulenza genetica e lo screening genetico pre-impianto, perché qualsiasi anomalia cromosomica può aumentare nel feto il rischio di aneuploidie, traslocazioni cromosomiche sbilanciate e disturbi dell'imprinting genico», riferisce Mihalca.

Le micro-delezioni del cromosoma Y. «L'intero cluster genico della regione distale del braccio lungo del cromosoma Y è noto come regione dei fattori di azoospermia (AZF, ulteriormente suddivisa in AZFa, AZFb e AZFc), perché ospita diversi geni espressi esclusivamente nel testicolo, con un ruolo nella spermatogenesi», prosegue lo specialista. «Le micro-delezioni sono piccole delezioni, solitamente submicroscopiche (< 5 Mb), che sfuggono al rilevamento mediante il normale esame del cariotipo. Si stima che fino al 7% degli uomini infertili presenti micro-delezioni a carico della regione AZF: è più comunemente interessata la regione AZFc (> 80%), seguita da AZFb (fino al 5%) e AZFa (fino al 4%) (Sudhakar DVS, et al. J Hum Reprod Sci 2021)», continua Mihalca. «Mentre le micro-delezioni di AZFc sono associate sia con azoospermia che con quadri di OAT severa, le modificazioni di AZFa/b si presentano invariabilmente con azoospermia e quadri testicolari del tipo arresto maturativo completo o sole cellule del Sertoli. Per questa ragione, le coppie infertili dove il maschio risulta affetto da micro-delezioni AZFa/b devono essere inviate alla consulenza multi-disciplinare, in previsione dell’accesso a banche del seme», osserva lo specialista. «I pazienti portatori di micro-delezioni AZFc possono invece essere candidati all’intervento di estrazione testicolare di spermatozoi (TESE), ma l’alterazione verrà trasmessa alla progenie di sesso maschile», commenta Mihalca.

Geni dei cromosomi autosomici e del cromosoma X responsabili di difetti della spermatogenesi. «Molti geni che regolano la spermatogenesi sono codificati su segmenti del DNA non espressi esclusivamente nel testicolo. Test a carico di questi geni sono ottenibili soltanto in laboratori di genetica altamente specializzati (Sudhakar DVS, et al. J Hum Reprod Sci 2021)», riferisce lo specialista.

Agenesia dei vasi deferenti e infertilità maschile. «L’assenza congenita dei vasi deferenti (CAVD) è un gruppo di entità cliniche associate a diversi quadri malformativi a carico dell’apparato uro-genitale, che comprendono spesso anche i vasi deferenti e le vescicole seminali, e può essere responsabile di quadri di azoospermia ostruttiva», afferma Mihalca. «Nella popolazione maschile caucasica, mutazioni del gene CFTR vengono rilevate nel 60-70% dei casi di CAVD isolato e nel 30-40% dei casi associati ad altre malformazioni urologiche, specialmente a carico di reni e ureteri (Sudhakar DVS, et al. J Hum Reprod Sci 2021). Necessaria, quindi, in questi casi, l’analisi genetica per la ricerca di mutazione del gene della fibrosi cistica», riferisce Mihalca.

In conclusione, «in circa due terzi degli uomini infertili non è possibile oggi stabilire una diagnosi causale e l'eziologia delle modificazioni dei parametri seminali rimane idiopatica. I test genetici attualmente disponibili per i maschi infertili rilevano modificazioni patologiche in circa il 4% dei pazienti, percentuale che può raggiungere quasi il 20% nei casi di azoospermia (Tüttelmann F, et al. Med Genet 2018)», continua lo specialista. «Questi test hanno un valore diagnostico per la salute dell'uomo e della sua progenie, oltre a un valore prognostico e medico-legale nel contesto delle tecniche di PMA. Le anomalie cromosomiche influiscono direttamente sul successo delle tecniche di PMA, rendendo indispensabile l'analisi del cariotipo prima del loro avvio», riferisce Mihalca. «Per gli uomini con sindrome di Klinefelter, precedentemente indirizzati alla donazione di gameti, la letteratura riporta percentuali di successo della TESE micro-chirurgica fino al 50% (molto maggiori rispetto a quanto accade nella pratica clinica); questi pazienti dovrebbero quindi essere inviati verso centri specializzati in queste procedure», continua lo specialista. «Gli uomini azoospermici con micro-delezioni nelle regioni AZF del cromosoma Y, a seconda del tipo di delezione, presentano probabilità diverse di successo nel recupero di spermatozoi mediante chirurgia, fatto molto importante in sede di consulenza PMA», osserva l'esperto. «I portatori di micro-delezioni AZFc devono effettuare la TESE prima possibile, senza aver iniziato la terapia sostitutiva con testosterone, mentre nei portatori di micro-delezioni AZFa/b la TESE è controindicata e possono iniziare terapia androgenica sostitutiva», riferisce Mihalca. «Gli uomini con CAVD portatori di mutazioni del gene CFTR hanno probabilità di successo vicine al 100% nell'estrazione di spermatozoi, ma devono affrontare rischi significativi di fibrosi cistica nei figli nel caso anche la partner risulti portatrice di mutazione del gene CFTR, con obbligo di utilizzare tecniche di PMA associate a selezione embrionaria (Sudhakar DVS, et al. J Hum Reprod Sci 2021)», prosegue l'esperto. «Infine, nei centri PMA stanno acquisendo sempre più rilevanza test genetici che valutano mutazioni o polimorfismi di singoli geni. In conclusione, siamo fiduciosi che nei prossimi anni saranno fatti ulteriori progressi nella comprensione delle cause genetiche dell'infertilità maschile. Se inizialmente tali progressi si concentreranno sui casi di azoospermia, successivamente potrebbero estendersi anche a condizioni multi-fattoriali che portano a oligozoospermia. Una maggiore comprensione delle basi patologiche dell'infertilità maschile e dei relativi fenotipi aprirà la strada a trattamenti personalizzati, migliorando la cura delle coppie, oltre alla salute della prole», conclude Mihalca.