Genetische Ursachen männlicher Infertilität

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1 Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Karyotyp, Mikrodeletionen, CFTR-Analytik Prof. Dr. Sabina Gallati Abteilung für Humangenetik Universitätsklinik für Kinderheilkunde Genetische Ursachen männlicher Infertilität Bei ca. 15% der Männer mit primärer Infertilität findet sich eine genetische Ursache Insgesamt sind >2000 Gene in die Spermatogenese involviert Indikationen für genetische Abklärungen: Oligozoospermie (< 1 Mio/ml) oder Azoospermie Positive FA oder PA > z.b. habituelle Aborte Störung der Geschlechtsdifferenzierung Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 2 1

2 Chromosomenaberrationen Numerische und strukturelle Häufigkeit nimmt mit abnehmender Spermienkonzentration zu In Europa wird eine Karyotyp-Analyse bei Männern mit weniger als 10 Mio. Spermien/ml empfohlen Bei 15-16% der Männer mit nicht obstruktiver Azoospermie ist eine Chromosomenaberration nachweisbar Klinefelter Syndrom (14%) Übrige: strukturelle Veränderungen Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 3 Chromosomenanalyse - Karyogramm 47,XXY (80-90%) > Azoospermie 46,XY/47,XXY (Mosaik) > minimale Spermatogenese Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 4 2

3 Klinefelter Syndrom (KS) 1/1 000 männlichen Neugeborenen Hochwuchs > ca. 10cm grösser als der Durchschnitt Gynäkomastie, kleine, feste Testes Hypogonadismus > Spärliche Körperbehaarung, erektile Dysfunktion, Osteoporose, Infertilität IQ ca Punkte niedriger als derjenige gesunder Geschwister Lern- und Aufmerksamkeitsdefizite Allfällige Nachkommen von KS-Patienten haben kein erhöhtes Risiko für Aneuploidien Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 5 Y-Mikrodeletionen ~200 Gene auf dem Y-Chromosom, davon ca. 30 in Spermatogenese involviert Azoospermie-Faktor: AZFa, AZFb, AZFc AZF-Deletionen sind die häufigste molekulargenetische Ursache einer gestörten Spermatogenese Eine Abklärung bezüglich Y-Mikrodeletionen ist bei Patienten mit Azoospermie und schwerer Oligozoospermie und einer Spermienkonzentration von < 5 Mio./ml indiziert Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 6 3

4 Deletionstypen Krausz C and Chianese C, Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes 2014, 21: Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 7 Bedeutung der Y-Mikrodeletions-Abklärung Komplette Deletion von AZFa keine TESE (testikuläre Spermienextraktion) kein ICSI möglich Komplette Deletion von AZFb und AZFbc ev. Mikro-TESE Erfolgschancen sehr gering AZFc-Deletion Residuale Spermatogenese schwere Oligozoospermie Azoospermie > TESE in ca. 50% erfolgreich Männer mit partiellen Deletionen bzw. erfolgreichem ICSI werden die Deletion an alle ihre Söhne weitervererben Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 8 4

5 Das CFTR-Gen und assoziierte Erkrankungen CFTR steht für cystic fibrosis transmembrane conductance regulator Kodiert für einen Chlorid-Kanal an der Membran von Epithelzellen ~ 2000 Mutationen / Varianten bisher gemeldet Funktionsstörung von Drüsen mit schleimbildender Sekretion Sehr variabler klinischer Krankheitsverlauf, sogar bei Patienten mit dem gleichen Genotyp Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 9 Cystische Fibrose (CF) Zweithäufigste autosomal-rezessive Erbkrankheit in der kaukasischen Bevölkerung Träger / 25 4% 1 / 625 Träger 1 / 25 4% CF 25% 1 / 2500 gesundes Gen mutiertes Gen gesund 25% 1/3 Homozygote gesund Träger 50% 2/3 Heterozygote Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 10 5

6 Phänotypen Klassische CF Kein funktionelles CFTR Protein Schwere rezidivierende Atemwegserkrankungen (Bronchitiden, Pneumonien) Pankreasinsuffizienz (PI) Erhöhte Chlorid-Konzentrationen im Schweiss Infertilität bei Männern Meconium ileus bei der Geburt (15-20%) Leberzirrhose Diabetes mellitus CFTR-related disorders (CFTR-RD) Teilweise funktionelles CFTR Protein Rez. Atemwegserkrankungen mit späterem Beginn und langsamerer Progredienz Meistens Pankreassuffizienz (PS) Leicht erhöhte (borderline) oder normale Chlorid-Konzentrationen im Schweiss Monosymptomatische Erkrankungen: Primäre Infertilität bei Männern Chronische Pankreatitis Bronchiektasen Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 11 Fall 1 Herr T. : 37 Jahre alt leidet an cystischer Fibrose > Infertilität eine Vaterschaft ist nur mittels ICSI möglich Frau T.: Hat grossen Kinderwunsch Will ihren CF-Trägerstatus wissen a priori Risiko 1/25 FA negativ für CF Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 12 6

7 CFTR-Analysen bei Ehepaar T. Genotyp von Herrn T. F508del / F508del Genotyp von Frau T. 3905insT / wt Risiko allfälliger Nachkommen für F508del / 3905insT (Compound-Heterozygotie) = CF 50% Falls ICSI, Präimplantationsdiagnostik (Embryobiopsie oder Polkörperanalyse) unbedingt erforderlich! Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 13 Fall 2 Diagnosen: primäre Paarsterilität seit 3 Jahren weibliche Faktoren: V. a. leicht reduzierte Ovarialreserve Heterozygotie für die klassische CFTR-Mutation F508del männliche Faktoren: Auftrag: Schweres OAT-Syndrom Karyotyp ob (46, XY) Genotyp T5/T7 in Intron 8 des CFTR-Gens > variabler Phänotyp Genetische Beratung, um die möglichen Konsequenzen einer Kinderwunschbehandlung zu diskutieren. Gesamtscreening des CFTR-Gens bei beiden Partnern Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 14 7

8 CFTR mutations in azoospermic and oligospermic men and their partners S. Gallati et al. 2009; RBM Online 2009; 19: CF Infertility Locus Mutation % Locus Mutation % Intron 8 T Exon 2 R31C 2.24 Exon 10 F508del Exon 4 R117H 5.22 Intron G>A 3.49 Exon 7 R347H 1.49 Exon 11 R553X 3.90 Intron 8 T Exon 11 G542X 1.70 Exon 10 F508del Exon insT 4.71 Exon 13 V754M 2.24 Exon 20 W1282X 1.38 Exon 17a L997F 2.24 Exon 21 N1303K 1.79 Exon 19 S1235R 6.72 Exon insT 2.99 The carrier frequency in partners was 23.9% (16/67) exceeding significantly (p = ) the expected carrier frequency of the general population (4-5%) and the control group of this study presenting with four (4.6%) carriers. Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 15 Verteilung und Häufigkeiten der TGmTn Allele Haplotypes Number of Alleles (%) Infertile Male N = 286 Partners N = 62 Control Group Male = 41 Female = 45 TG11_T5 16 (2.80) 3 (2.42) 1 (1.22) 1 (1.11) TG12_T5 13 (2.27) 1 (0.81) 0 (0.00) 0 (0.00) TG13_T5 4 (0.70) 0 (0.00) 0 (0.00) 0 (0.00) TG10_T7 83 (14.51) 20 (16.13) 18 (21.95) 21 (23.33) TG11_T7 307 (53.67) 64 (51.61) 45 (54.88) 51 (56.67) TG12_T7 66 (11.54) 27 (21.77) 4 (4.88) 10 (11.11) TG11_T8 1 (0.17) 0 (0.00) 1 (1.22) 0 (0.00) TG09_T9 1 (0.17) 0 (0.00) 0 (0.00) 0 (0.00) TG10_T9 66 (11.54) 5 (4.03) 8 (9.76) 4 (4.44) TG11_T9 15 (2.62) 4 (3.22) 5 (6.10) 3 (3.33) Total Alleles Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 16 8

9 Resultate und Schlussfolgerungen In 68% der CAVD-Patienten, sowie in einem signifikanten Anteil der azoospermen (31%) und oligospermen (22%) Männer konnten wir CFTR-Mutationen nachweisen. In 23% der infertilen Paare waren beide Partner Träger einer CFTR-Mutation Risiko der Kinder, 2 CFTR-Mutationen zu erben = 25% oder 50%. Unsere Studie zeigt, dass nicht nur bei CAVD, sondern auch bei Azoospermie und ausgeprägter Oligospermie eine genetische Beratung und ein ausgedehntes CFTR-Screening vor einem reproduktionsmedizinischen Eingriff dringend indiziert sind. Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 17 Beratung und Abklärung bei Ehepaar S. Kinder des Ehepaars haben ein Risiko von 25% für Compound-Heterozygotie F508del / T5 Erwarteter Phänotyp: milde CF oder CFTR-RD je nach Auswirkung des T5-Allels Gesamt-Screening des CFTR-Gens beim Ehemann ist indiziert. Bei Nachweis einer seltenen schweren Mutation 25% Risiko für eine klassische CF bei Nachkommen. Bei der Ehefrau ist ein Gesamt-Screening nicht notwendig. Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 18 9

10 Zusammenfassung und Ausblick Zur Zeit steht bei entsprechender Indikation für eine genetische Abklärung männlicher Infertilität folgende Routine-Diagnostik zur Verfügung Karyotyp Y-Mikrodeletions-Analyse CFTR-Screening Bedeutung der genetischen Abklärungen Vererbungsrisiko Macht eine Biospie Sinn, wenn ja, welche? Ursachenklärung Next generation sequencing (Genpanels, Exom-Seq.) wird in Zukunft eine Analyse aller beteiligten Gene sowie Infertilität assoziierter SNPs ermöglichen. Genetische Abklärungen des infertilen Mannes Prof. Dr. Sabina Gallati 19 10