Test di frammentazione del DNA spermatico: vantaggi e limiti

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L’infertilità è un problema comune in tutto il mondo e si stima che circa il 15% delle coppie ne siano colpite, percentuale che malauguratamente tende a salire nel corso degli anni. Quasi il 30% dei casi di infertilità è dovuto a cause maschili [2]. L’analisi del liquido seminale o spermiogramma (di cui ho parlato in maniera approfondita in un precedente articolo) rimane il test di elezione per la valutazione dell’infertilità maschile, in cui vengono valutati diversi parametri che, se alterati, possono essere indicativi di anomalie alla base di un eventuale problema di infertilità maschile.

Gli spermatozoi sono il veicolo che trasporta il genoma paterno all’ovocita e per il normale sviluppo embrionale è necessario che il materiale genetico sia completo e integro.

Le anomalie genetiche degli spermatozoi sono una delle principali cause di infertilità maschile e sono associate alla genesi di spermatozoi anormali. Tali anomalie possono essere classificate fondamentalmente in frammentazione del DNA e anomalie cromosomiche. Si stima che le anomalie cromosomiche siano presenti nel 10-15% degli uomini con azoospermia, in circa il 5% degli uomini con oligozoospermia e in meno dell’1% degli uomini con parametri dello spermiogramma normali [3]. Anche altre anomalie genetiche, come le microdelezioni del cromosoma Y, sono comuni negli uomini con spermatogenesi gravemente compromessa. A differenza delle anomalie cromosomiche, si ritiene invece che la frammentazione del DNA degli spermatozoi sia una proprietà comune. Tuttavia, il livello dei danni al DNA possono variare da uno spermatozoo all’altro. Studi recenti dimostrano che la frammentazione del DNA spermatico si osserva anche negli uomini che hanno normali parametri dello spermiogramma [4]. Il danno al DNA spermatico può essere causato da fattori intrinseci tra cui errori nei processi di formazione degli spermatozoi e segregazione del materiale genetico (meiosi), nei processi di selezione e attivazione della morte programmata delle cellule della linea spermatica (apoptosi), nel varicocele, nell’infiammazione e nelle infezioni. Anche fattori estrinseci come i farmaci, il calore, le radiazioni, il fumo, alcune sostanze chimiche e gli inquinanti possono indurre danni al DNA. Il danno agli spermatozoi (anomalie cromosomiche o frammentazione del DNA) è un processo irreversibile dal momento che essi non hanno i meccanismi necessari per la riparazione del DNA.
Negli ultimi decenni numerosi team di ricerca hanno indagato sulla possibile relazione tra le anomalie genetiche degli spermatozoi e l’infertilità maschile, riportando i relativi risultati dei trattamenti di fecondazione assistita. Questi studi hanno utilizzato una serie di test diagnostici tra cui: il test con la cromomicina A3, il test con l’arancio di acridina (AOT), il TUNEL assay (Terminal Deoxynucleotidyl Transferase dUTP Nick End Labelling), il metodo della In Situ Nick Translation (ISNT), lo Sperm Chromatin Structure Assay (SCSA), lo Sperm Chromatin Dispersion (SCD) assay, il Comet assay, l’analisi del rapporto delle protamine/istoni e la valutazione dell’aneuploidia cromosomica degli spermatozoi con la FISH (Fluorescent In-Situ Hybridization).

Una prima osservazione che si potrebbe fare è che la moltitudine di test utilizzati per valutare la frammentazione del DNA spermatico non permette una standardizzazione dei protocolli, rendendo difficile comprendere e mettere in relazione i risultati dei diversi studi, tanto più che non ci sono attualmente valori di riferimento internazionali che permettano di capire con precisione se ci si trovi in condizioni di alterazione dei parametri di frammentazione o nell’intervallo di accettabilità.

Una considerazione altrettanto rilevante è che gli stessi protocolli della maggior parte dei test praticati valutano in maniera indiretta la suscettibilità al danno al DNA (che risulta essere aumentata negli uomini con problemi di infertilità), inducendo dall’esterno, attraverso l’utilizzo di buffer di lisi, di denaturazione del DNA o altre soluzioni, una condizione di stress genetico.

IMPATTO SULLA FECONDAZIONE ASSISTITA

La letteratura esistente sull’associazione tra il danno al DNA spermatico e gli esiti della fecondazione assistita è controversa.

In questo articolo farò riferimento ad una review scientifica [5] che mette insieme diverse ricerche bibliografiche e meta-analisi (conclusione risultante dai risultati di numerosi studi scientifici sullo stesso argomento), per un totale di 90 articoli (120 studi) in cui è stato esaminato il rapporto tra la frammentazione del DNA spermatico e i risultati della fecondazione assistita utilizzando i quattro test più comunemente praticati (SCSA, TUNEL, SCD e Comet).

Tassi di fertilizzazione

Sul totale degli studi analizzati (che comprendono circa 14000 cicli di fecondazione assistita) il 38% riporta una relazione inversa tra il danno al DNA spermatico e i tassi di fertilizzazione mentre il restante 62% degli studi non ha rilevato una relazione significativa tra questi due parametri. Da tenere in considerazione è anche il fatto che l’effetto avverso della frammentazione del DNA spermatico sui tassi di fertilizzazione è più comune nella tecnica FIVET, con una percentuale del 59% del totale delle FIVET analizzate, rispetto alla ICSI, con una percentuale del 24% delle ICSI prese in esame. Una possibile spiegazione di tale effetto è che, durante una FIVET, lo spermatozoo che fertilizza l’ovocita viene selezionato casualmente in base all’interazione spermatozoo-ovocita, a differenza della ICSI in cui l’ovocita viene iniettato con lo spermatozoo, selezionato dall’operatore, che appare morfologicamente migliore e con una buona motilità. Dal momento che la motilità e la morfologia degli spermatozoi sono correlati alla frammentazione del DNA, nella scelta degli spermatozoi visibilmente migliori, indirettamente vengono scelti anche quelli con più bassa frammentazione del DNA.

Qualità degli embrioni

Considerando 80 studi che hanno analizzato il rapporto tra la frammentazione del DNA spermatico con la qualità degli embrioni, il 34% di essi hanno mostrato un’associazione inversa tra i due parametri, mentre i restanti studi non hanno riportato alcuna relazione significativa tra i parametri. Inoltre, rispetto agli altri test, i risultati degli studi in cui è stato utilizzato il Comet assay hanno mostrato una correlazione più forte tra la frammentazione del DNA e la scarsa qualità embrionaria. Ciò potrebbe essere dovuto alla maggiore sensibilità del test, che misura la frammentazione del DNA sia a singolo che a doppio filamento, dopo completa decondensazione della cromatina spermatica (che tuttavia potrebbe facilitare l’ulteriore frammentazione del DNA).

Gravidanze cliniche

Dall’analisi dei risultati statistici relativi a 17.744 cicli di trattamento si evince che il danno del DNA spermatico è associato al raggiungimento e all’esito delle gravidanze cliniche dopo la fecondazione assistita, con un’correlazione più forte nei metodi diretti (TUNEL e Comet assay) rispetto a quelli indiretti (SCSA e SCD).

Tirando le somme di quanto detto in questo articolo si può sicuramente affermare che ci sia una correlazione inversa tra il raggiungimento della gravidanza in seguito a un trattamento di fecondazione assistita e la frammentazione del DNA spermatico, mentre meno chiaro è il ruolo della frammentazione sui tassi di fertilizzazione e sulla qualità embrionaria. Tuttavia, se si considera che ad oggi le tecniche per eseguire il test di frammentazione del DNA spermatico non sono standardizzate e che molte di esse sottopongono il DNA a maggior rischio di frammentazione, non mi sento di consigliare questo test e di includerlo tra gli esami di routine. Oltretutto, sebbene un paziente si sottoponga a un test di frammentazione del DNA spermatico e abbia riscontrato una situazione di alterazione, attualmente non vi sono interventi terapeutici consolidati che possano risolvere la condizione (il trattamento con alte dosi di antiossidanti da solo non è sufficiente a contrastare tutte le cause di frammentazione), per cui è sempre meglio tentare un ciclo di fecondazione assistita, preferendo la tecnica ICSI alla FIVET nel caso in cui ci siano ripetuti fallimenti del trattamento e nel caso in cui dagli spermiogrammi si evinca un’alterazione dei parametri, con un quadro di possibile infertilità maschile.

Possa questo articolo rientrare nella categoria dei consigli utili su quegli argomenti ancora dibattuti nel campo della fecondazione assistita, che possa indirizzare le coppie verso la giusta strada da percorrere, perché in questa “selva oscura” dell’infertilità lo specialista ginecologo deve porsi anche da guida, farsi carico della responsabilità di condurre i pazienti attraverso il percorso migliore, evitando che incappino in ostacoli, procedure e test non consolidati, in strade alternative e in promesse ingannevoli che non portano da nessuna parte, in “fiere” messe lì lungo il tragitto a distrarre la coppia già a ben ragione disorientata, sottoponendola a ulteriori sborsi economici e stress emotivi non necessari.

 

Bibliografia

  1. https://www.whatisepigenetics.com/fathers-exposure-phthalates-impact-epigenetic-marks-sperm-dna/
  2. Istituto Superiore di Sanità. Registro Nazionale Procreazione Medicalmente Assistita. http://old.iss.it/rpma/index.php?lang=1&id=131&tipo=17
  3. Retief A.E., Van Zyl J.A., Menkveld R., Fox M.F., Kotze G.M., Brusnicky J. Chromosome studies 17 in 496 infertile males with a sperm count below 10 million/ml. Hum Genet. 1984;66(2-3):162-4
  4. Oleszczuk K., Augustinsson L., Bayat N., Giwercman A., Bungum M. Prevalence of high DNA 25 fragmentation index in male partners of unexplained infertile couples. Andrology. 26 2013;1(3):357-60.
  5. Lewis S.E., John Aitken R., Conner S.J., Iuliis G.D., Evenson D.P., Henkel R., GiwercmanA., Gharagozloo P. The impact of sperm DNA damage in assisted conception andbeyond: recent advances in diagnosis and treatment. Reprod Biomed Online. 2013Oct;27(4):325-37.