Γενετική διερεύνηση της υπογονιμότητας

Τα τελευταία χρόνια έχει παρατηρηθεί σημαντική μείωση της γονιμότητας των ζευγαριών σε όλες τις αναπτυγμένες χώρες του κόσμου. Στη χώρα μας υπολογίζεται ότι ένας σημαντικός αριθμός ζευγαριών, περίπου 20%, αντιμετωπίζει προβλήματα σύλληψης και βιώνει τη δύσκολη εμπειρία μίας ή περισσότερων αποβολών. Σήμερα γνωρίζουμε ότι πολλοί παράγοντες συμβάλλουν στη δημιουργία προβλημάτων αναπαραγωγής. Μεταξύ αυτών, σημαντικοί είναι οι γενετικοί παράγοντες, κυρίως οι χρωμοσωματικές ανωμαλίες και οι γονιδιακές βλάβες, οι οποίες δύναται να συνδέονται με την ανδρική στειρότητα (ολιγοσπερμία, αζωοσπερμία, ασθενοσπερμία κ.ά.), τη γυναικεία στειρότητα (πρωτοπαθής ή δευτεροπαθής αμηνόρροια) και τις καθ’ έξιν αποβολές. Η Διαγνωστική Γενετική έχει τη δυνατότητα να διαγνώσει πολλές από τις γενετικές βλάβες, οι οποίες συνδέονται με προβλήματα της ανθρώπινης αναπαραγωγής. Στα εργαστήρια Κυτταρογενετικής και Μοριακής Γενετικής της Βιοιατρικής πραγματοποιούνται όλες οι σύγχρονες γενετικές εξετάσεις για τη διερεύνηση της υπογονιμότητας. Οι δύο κατηγορίες γενετικών βλαβών είναι οι χρωμοσωματικές ανωμαλίες και οι γονιδιακές βλάβες.

Χρωμοσωματικές ανωμαλίες
Τα χρωμοσώματα παρατηρούνται και μελετιούνται σε μικροσκόπιο. Ο άνθρωπος έχει 46 χρωμοσώματα στα σωματικά του κύτταρα, σε 23 ζευγάρια. Μισά από αυτά τα έχει κληρονομήσει από τη μητέρα του και τα άλλα μισά από τον πατέρα του. Κατά τη δημιουργία των σπερματοζωαρίων και των ωαρίων ακολουθείται μια διαδικασία όπου το κάθε κύτταρο διασπάται και δημιουργεί δύο κύτταρα των 23 χρωμοσωμάτων, ούτως ώστε όταν ενωθεί το σπερματοζωάριο με το ωάριο να δημιουργείται και πάλι ένα κύτταρο με 46 χρωμοσώματα. Από τα 23 αυτά ζευγάρια χρωμοσωμάτων, τα 22 είναι μορφολογικά ίδια στα αρσενικά και στα θηλυκά άτομα και ονομάζονται αυτοσωματικά. Το 23ο ζευγάρι αποτελούν τα φυλετικά χρωμοσώματα που συμβολίζονται με Χ και Υ. Τα κύτταρα των θηλυκών ατόμων περιέχουν δύο χρωμοσώματα Χ, ενώ τα κύτταρα των αρσενικών ατόμων ένα Χ και ένα μικρότερο Υ χρωμόσωμα. Έτσι, λοιπόν, ο καρυότυπος ενός φυσιολογικού θήλεος ατόμου είναι 46,ΧΧ και ενός φυσιολογικού άρρενος ατόμου 46,ΧΥ.

Τόσο οι αριθμητικές όσο και οι δομικές χρωμοσωματικές ανωμαλίες έχουν επιπτώσεις στη γυναικεία και στην ανδρική γονιμότητα και μελετιούνται με τον καρυότυπο.

Στις γυναίκες, η μονοσωμία του φυλετικού χρωματοσώματος Χ (45,Χ), κλινική εκδήλωση του οποίου αποτελεί το σύνδρομο Turner, καθώς και η παρουσία ενός επιπλέον χρωματοσώματος Χ (47,ΧΧΧ) επηρεάζουν τη γονιμότητα.

Στους άνδρες, η παρουσία ενός επιπλέον χρωμοσώματος Χ, γνωστό ως σύνδρομο Klinefelter (47, XXY), ευθύνεται για τη στειρότητα αυτών των ατόμων. Σε 12% των ανδρών με στειρότητα ή υπογονιμότητα παρατηρείται είτε αριθμητική ανωμαλία των χρωμοσωμάτων του φύλου είτε κάποια δομική αναδιάταξη των χρωμοσωμάτων. Προβλήματα υπογονιμότητας έχουν, επίσης, τα άτομα με τρισωμία 21 (σύνδρομο Down).

Από τις δομικές αναδιατάξεις των χρωμοσωμάτων οι αμοιβαίες μεταθέσεις και οι αναστροφές είναι εκείνες οι οποίες σχετίζονται συχνότερα τόσο με τη γυναικεία όσο και με την ανδρική υπογονιμότητα και τις καθ’ έξιν αποβολές.

Οι φορείς μεταθέσεων και αναστροφών έχουν αυξημένο κίνδυνο σύλληψης εμβρύου με σοβαρή χρωμοσωματική ανωμαλία. Ο κίνδυνος κυμαίνεται από 0,5% έως 50%, ανάλογα με τη μετάθεση ή την αναστροφή. Οι επιπτώσεις στη γονιμότητα είναι σοβαρότερες στους άνδρες φορείς. Σε περιπτώσεις οικογενειών με μετάθεση, έχει παρατηρηθεί ότι ενώ η μετάθεση στους άνδρες έχει ως αποτέλεσμα ολιγοσπερμία ή ολιγοασθενοσπερμία, στις γυναίκες δεν έχει καμία επίπτωση στη γονιμότητα. Παρ’ όλα αυτά, πρέπει να τονισθεί ότι δεν προκαλούν όλες οι μεταθέσεις ή αναστροφές προβλήματα στη σπερματογένεση.

Σε υπογόνιμους ή στείρους άνδρες με φυσιολογικό καρυότυπο και ανωμαλίες στον αριθμό ή στη μορφολογία των σπερματοζωαρίων είναι αυξημένη η συχνότητα χρωμοσωματικών ανωμαλιών στα σπερματοζωάρια, κυρίως των φυλετικών χρωμοσωμάτων. Στην ολιγοσπερμία και στην ολιγοασθενοσπερμία έχει παρατηρηθεί ότι 70% των σπερματοζωαρίων έχουν ανευπλοειδίες κυρίως των φυλετικών χρωμοσωμάτων Χ και Υ. Μελετώνται με την ειδική τεχνική FISH (Fluorescence In Situ Hybridization) σε δείγμα σπέρματος. Αντιθέτως, η μειωμένη κινητικότητα δεν έχει συσχετισθεί με χρωμοσωματικές ανωμαλίες.

Καθ’ έξιν αποβολές
Το 15% των κυήσεων χάνονται από μη συστηματικές αιτίες, επομένως ζευγάρια με μία ή δύο αποβολές δεν θεωρείται απαραίτητο να προβούν σε εξετάσεις. Όταν όμως ένα ζευγάρι έχει ιστορικό με τρεις αποβολές και άνω απαιτείται εργαστηριακός έλεγχος. Μία από τις εξετάσεις η οποία πρέπει να γίνει είναι ο χρωμοσωματικός έλεγχος (καρυότυπος) και στα δύο μέλη. Σε περίπου 7% αυτών των ζευγαριών ένας γονιός φέρει κάποια συνήθως ισοζυγισμένη χρωμοσωματική αναδιάταξη (μετάθεση ή αναστροφή), η οποία στον ίδιο είναι δυνατό να μην έχει καμία κλινική επίπτωση, αλλά σε μη ισοζυγισμένη μορφή στο έμβρυο να προκαλεί παλινδρόμηση της κύησης. Αν η μη ισοζυγισμένη μορφή της αναδιάταξης στο έμβρυο είναι βιώσιμη έχει σαν αποτέλεσμα τη γέννηση παθολογικού παιδιού με χρωμοσωματική ανωμαλία. Ο κίνδυνος παλινδρόμησης του εμβρύου ή γέννησης παιδιού με χρωμοσωματική ανωμαλία εξαρτάται από τον τύπο της αναδιάταξης.

Σήμερα είναι εφικτή και η προεμφυτευτική διάγνωση, δηλαδή, η επιλογή εμβρύων χωρίς χρωμοσωματική ανωμαλία σε κάποια ζευγάρια τα οποία συμμετέχουν σε προγράμματα εξωσωματικής γονιμοποίησης, ανάλογα με το πρόβλημα. Σε αυτή την περίπτωση εμφυτεύονται μόνον τα χρωμοσωματικά υγιή έμβρυα.

• Γονιδιακές Βλάβες
  Η ανθρώπινη αναπαραγωγή είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, στην οποία λαμβάνουν μέρος χιλιάδες γονίδια τα οποία ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται σε διάφορα στάδια, ήδη από την εμβρυϊκή ζωή. Μερικά από αυτά μας είναι γνωστά, πολλά όμως μένουν ακόμη να διευκρινιστούν.
  
  Ανδρική υπογονιμότητα
  Φαίνεται να ενέχονται 50 γονίδια τα οποία σχετίζονται με τη σπερματογένεση. Τα γονίδια αυτά εμπλέκονται στις κυριότερες αιτίες της ανδρικής υπογονιμότητας, οι οποίες είναι οι εξής:
• Μικροελλείμματα στο χρωμόσωμα Υ
  Στο χρωμόσωμα Υ υπάρχουν τρεις γενετικές περιοχές οι οποίες παρουσίαζαν συστηματικά ελλείψεις σε άνδρες με υπογονιμότητα. Η ευρύτερη περιοχή ονομάζεται παράγοντας αζωοσπερμίας ή αλλιώς AZF (azoospermia factor) και περιέχει γονίδια τα οποία εκφράζονται αποκλειστικά στους όρχεις. Οι γενετικές βλάβες μελετιούνται με ειδικές εξετάσεις της μοριακής γενετικής.
• Μεταλλάξεις στο γονίδιο της κυστικής ίνωσης (CFTR) και συγγενής αμφοτερόπλευρη απόφραξη του σπερματικού πόρου (CBAVD)
  Πολύ σημαντικό ρόλο στην αποφρακτική ανδρική υπογονιμότητα διαδραματίζει το γονίδιο της κυστικής ίνωσης CFTR, το οποίο εκφράζεται στα επιθηλιακά κύτταρα εξωκρινών ιστών (πνεύμονες, πάγκρεας, ιδρωτοποιοί αδένες, σπερματικός πόρος), και είναι υπεύθυνο για την παραγωγή μιας διαμεμβρανικής πρωτεΐνης, η οποία λειτουργεί ως κανάλι μεταφοράς ιόντων χλωρίου. Στο γονίδιο αυτό έχουν περιγραφεί πάνω από 1.500 μεταλλάξεις και πολυμορφισμοί, με συχνότερη τη μετάλλαξη F508del. Οι ασθενείς με κυστική ίνωση είναι υπογόνιμοι στο 95% των περιπτώσεων εξαιτίας της συγγενούς αμφοτερόπλευρης απόφραξης του σπερματικού πόρου (CBAVD), την οποία παρουσιάζουν. Συγγενής αμφοτερόπλευρη απόφραξη του σπερματικού πόρου (CBAVD), όμως, παρουσιάζεται και στο 2%-6 % των κατά τα άλλα φυσιολογικών υπογόνιμων ανδρών. Το 60% αυτών των περιπτώσεων φέρουν ήπιες μεταλλάξεις στο γονίδιο CFTR. Στους ασθενείς με CBAVD η σπερματογένεση ολοκληρώνεται κανονικά και είναι εφικτή η ανάκτηση σπερματοζωαρίων με βιοψία όρχεων. Οι μεταλλάξεις ανιχνεύονται με μεθόδους μοριακής γενετικής.
• Σύνδρομο μη απόκρισης στα ανδρογόνα (AIS: androgen insensitivity syndrome)
  Πρόκειται για ένα φυλοσύνδετο νόσημα, δηλαδή, το υπεύθυνο γονίδιο εδράζεται στο χρωμόσωμα Χ και χαρακτηρίζεται από ελαττωματική αρρενοποίηση σε άτομο με καρυότυπο 46,ΧΥ. Το σύνδρομο αυτό οφείλεται σε ελαττωματική λειτουργία του γονιδίου του υποδοχέα ανδρογόνων (AR: Androgen Receptor). Το γονίδιο αυτό εκφράζεται σε διάφορους ιστούς από την όγδοη κιόλας εβδομάδα κύησης και διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη μετατροπή του αγωγού του Wolf σε επιδιδυμίδα, σπερματικό πόρο και σπερματοδόχους κύστεις, καθώς και στη σπερματογένεση. Η μεγάλη ποικιλία των φαινοτύπων οφείλεται στη δυνατότητα επέκτασης του γονιδίου. Το 2% των κατά τα άλλα φυσιολογικών υπογόνιμων ανδρών παρουσιάζει μεταλλάξεις στο γονίδιο αυτό.
• Κατακερματισμός του DNA και Απόπτωση Σπερματοζωαρίων
  Το DNA στον πυρήνα των σπερματοζωαρίων είναι πολύ σφιχτά πακεταρισμένο γύρω από πρωτεΐνες που ονομάζονται πρωταμίνες. Μεταλλάξεις στα γονίδια που τις κωδικοποιούν έχουν σαν αποτέλεσμα ανώμαλα πακεταρισμένες χρωματινικές δομές, που οδηγούν σε χαμηλή ποιότητα σπέρματος, χαμηλή γονιμοποιητική ικανότητα, κατακερματισμό του DNA και τελικά σε απόπτωση. Το σπέρμα σε αυτές τις περιπτώσεις εξετάζεται στο εργαστήριο όπου μελετάται ο κατακερματισμός του σπερματικού DNA (DNA fragmentation).

Γυναικεία υπογονιμότητα
Οι κυριότερες αιτίες γυναικείας υπογονιμότητας περιλαμβάνουν τα εξής:

• Πρόωρη Ωοθηκική Ανεπάρκεια (POF: Premature Ovarian Failure)
  Xαρακτηρίζεται από αυξημένα επίπεδα γοναδοτροπινών. Οι κυριότερες γενετικές αιτίες είναι οι χρωμοσωματικές ανωμαλίες, η γαλακτοζαιμία, οι μεταλλάξεις στον υποδοχέα της FSH και στον υποδoχέα της LΗ και, τέλος, η προμετάλλαξη ευθραύστου Χ (FMR1 premutation). Η προμετάλλαξη αυτή θα προκαλέσει πρόωρη ωοθηκική ανεπάρκεια στο 13%-20% των γυναικών που τη φέρουν. Η τελευταία αποτελεί και τη συχνότερα απαντώμενη γνωστή αιτία της POF έπειτα από τις χρωμοσωματικές ανωμαλίες και ελέγχεται με μοριακή εξέταση.
• Σύνδρομο πολυκυστικών ωοθηκών (PCOS: polycystic ovarian syndrome)
  Για την παρουσία του παραπάνω συνδρόμου έχουν ενοχοποιηθεί 50 γονίδια τα οποία αφορούν κυρίως την ωογένεση, την έκκριση και την ενεργότητα της ινσουλίνης, καθώς και τη βιοσύνθεση των ανδρογόνων. Το πιο πιθανό γονίδιο, η μετάλλαξη του οποίου οδηγεί στην εμφάνιση του συνδρόμου ,είναι το FBNN3, υπεύθυνο για την παραγωγή φιμπριλλίνης 3.

Ενημέρωση ζευγαριού
Σε περίπτωση κατά την οποία το ζευγάρι επιθυμεί να ενημερωθεί για τις γενετικές εξετάσεις διερεύνησης της υπογονιμότητας, οι οποίες πραγματοποιούνται στα εργαστήρια Κυτταρογενενετικής και Μοριακής Γενετικής, είναι δυνατό να επικοινωνήσει με τους υπευθύνους. Επίσης, σε περίπτωση ευρημάτων είναι δυνατό να ακολουθήσει η κατάλληλη συμβουλευτική σε συνεννόηση με τον θεράποντα ιατρό.