Introduzione
Mentre il cromosoma X è condiviso tra i due sessi, la presenza
del cromosoma Y nelle cellule somatiche rappresenta una peculiarità
dei maschi.Già in seguito alla prima descrizione di questo
cromosoma nel 1921 la comunità scientifica ha espresso delle
opinioni divergenti sul suo ruolo ed importanza nell’uomo. Data
l’abbondanza di sequenze non codificanti, per un lungo periodo
di tempo questo cromosoma è stato considerato inerte dal punto
di vista genetico e la sua estinzione futura è stata evocata
da alcuni (Aitken and Marshall; 2002). Tuttavia questa visione pessimista
è stata cambiata radicalmente in seguito all’identificazione
di un numero inaspettato di geni con espressione sia ubiquitaria che
testicolo–specifica. Infatti, il numero totale di trascritti
della regione eucromatica “Male specific Y (MSY)” è
156 e questa parte del cromosoma contiene 27 geni a singola e multi-copia
(Skaletsky et al. 2003). La maggior parte dei geni MSY è coinvolta
in funzioni come la determinazione del sesso maschile (SRY) e la spermatogenesi
(geni delle regioni Azoospermia factor (AZF), sul braccio lungo del
cromosoma Y). Di conseguenza delezioni o mutazioni di questi geni
possono portare al “sex-reversal” o a difetti della spermatogenesi.
Il ruolo del cromosoma Y nell’infertilità maschile è
ormai accertato e le “microdelezioni” delle regioni AZF
rappresentano la causa genetica più frequente di oligo/azoospermia.
In questo articolo saranno discussi i tre principali argomenti inerenti
al cromosoma Y e l’infertilità maschile: le microdelezioni
AZF, le delezioni parziali della regione AZFc e il ruolo degli aplogruppi
del cromosoma Y.
Le
microdelezioni del cromosoma Y
Le microdelezioni del cromosoma Y sono la causa genetica – molecolare
– più frequente dell’infertilità maschile
(Krausz et al. 2003). Grazie all’identificazione di sequenze
specifiche (STS) del cromosoma Y – che ha permesso lo studio
su larga scala del suo braccio lungo – sono state distinte tre
regioni critiche per la spermatogenesi, chiamate AZoospermia Factor
(AZFa, AZFb e AZFc) (Tiepoli e Zuffardi 1976; Vogt et al. 1996). Tali
regioni contengono geni ed unità trascrizionali, la maggioranza
dei quali presenta un’espressione specifica testicolare (Fig.
1).
Figura 1 - Rappresentazione schematica
della struttura del cromosoma Y con i principali geni delle regioni
AZF.
La relativa alta incidenza delle delezioni del cromosoma Y è legata alla sua struttura, ricca di sequenze ripetute che rendono il braccio lungo del cromosoma Y particolarmente suscettibile a delezioni che insorgono per ricombinazione omologa intracromosomica tra regioni con elevata omologia di sequenza (Fig. 2). Infatti, studi condotti su diversi soggetti hanno mostrato che i punti di rottura - e quindi il frammento di DNA rimosso - sono comuni in ciascun tipo di microdelezione
Figura 2 - Meccanismo di ricombinazione omologa intracromosomica.
Due ampliconi omologhi - con il 99,9% di identità - orientati nella
stessa direzione si appaiano determinando la formazione di un loop;
quest'ultimo è costituito dalla regione interposta tra i due ampliconi.
La ricombinazione omologa degli ampliconi determina l'escissione del
loop e quindi la sua rimozione dal cromosoma
Frequenza
delle microdelezioni e loro specificità per oligo/azoospermia
Sebbene il termine “fertilità” non sia sinonimo
di “normozoospermia” – infatti il 10% degli uomini
“fertili” sono affetti da oligozoospermia severa (Almagor
et al. 2001) – molti studi hanno utilizzato come controllo uomini
“fertili” di cui non è noto lo spermiogramma. Per
questo motivo, è plausibile che tra i soggetti “fertili”
ci possano essere dei portatori di anomalie genetiche (incluse quelle
del cromosoma Y) con effetto negativo sulla spermatogenesi. Il gruppo
di controllo ideale per lo studio dei geni del cromosoma Y è
quindi rappresentato dai soggetti normozoospermici e possibilmente
fertili.
Lo screening per le microdelezioni del cromosoma Y in un ampio gruppo
di soggetti normozoospermici (circa 1000 casi), ha dimostrato la specificità
di queste delezioni per i disturbi della spermatogenesi, data l’assenza
di questa anomalia genetica in questi individui (Krausz et al. 2003).
Nei lavori presenti in letteratura sono stati riscontrati valori di
incidenza delle microdelezioni che variano da 1,3% a 28%; questa variabilità
di incidenza può essere legata ai vari fattori, come per esempio
l’accuratezza dell’analisi (sia falsi positivi che falsi
negativi), il diverso disegno di studio, il differente criterio di
definizione clinica dei pazienti oppure le diverse origini etniche/geografiche
dei soggetti studiati. Uno dei fattori più influenti sembra
essere la diversa composizione della popolazione studiata, ovvero
il numero maggiore o minore di pazienti azoospermici rispetto a quelli
oligozoospermici. Infatti, la frequenza con cui insorgono le microdelezioni
è inversamente proporzionale al numero di spermatozoi presenti
nell’eiaculato ed è quindi maggiore negli pazienti azoospermici
(Krausz et al. 1999a, 1999b).
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Figura
3 - Rappresentazione della relazione esistente tra concentrazione
di spermatozoi e frequenza delle microdelezioni. La figura in alto
mostra come l'incidenza delle microdelezioni diminuisce al crescere
del numero di spermatozoi. La tabella in basso indica l'incidenza
delle microdelezioni riscontrata in un gruppo di 449 soggetti infertili,
suddiviso in tre categorie in base al loro numero di spermatozoi presente
nell'eiaculato (Krausz et al. 1999a; Krausz et al. 1999b; Krausz et
al. 2001).
Per quanto concerne i fattori legati all’accuratezza dello screening,
sebbene si tratti di un test genetico di relativa facile esecuzione,
in realtà un’alta percentuale di laboratori fornisce
risultati errati (Simoni et al. 2004). Per ovviare a questo problema
e quindi rendere i risultati confrontabili sono state messe a punto
delle linee guida per l’analisi molecolare di routine delle
microdelezioni del cromosoma Y. Esse si avvalgono dell’amplificazione
di un set di primers relativo a specifici STS e permette di identificare
il 99% delle delezioni del braccio lungo del cromosoma Y che risultano
avere un significato clinico (Simoni et al. 2004).
L’ipotesi che l’origine etnica potesse contribuire alla
variabilità di frequenza delle microdelezioni è stata
confutata a seguito dello studio di quattro differenti popolazioni
(italiana, francese, danese ed iraniana) con l’utilizzo di un
set di primers simile e di un criterio omogeneo per la definizione
dei pazienti idiopatici e non idiopatici; tale analisi ha riportato
una incidenza delle microdelezioni nei pazienti variabile tra 1,5%
e 10,8% (Krausz et al. 1999a; Krausz et al. 1999b; Krausz et al. 2001).
La frequenza più alta si riferisce allo studio che presenta
un numero maggiore di pazienti azoospermici rispetto a quelli oligozoospermici.
Se vengono calcolate le frequenze nel solo sottogruppo di soggetti
idiopatici con oligozoospermia severa ed azoospermia l’incidenza
delle delezioni osservata tra i vari gruppi etnici diventa più
omogenea (10%). Questi dati indicano che l’origine etnica non
rappresenta un fattore cruciale per l’incidenza delle microdelezioni.
Correlazioni
genotipo-fenotipo Ciascun tipo di microdelezione insorge con frequenza diversa nella popolazione ed è associata a quadri clinici distinti di anomalie della spermatogenesi. La microdelezione più frequente è quella della regione AZFc (60%); seguono poi le delezioni della regione AZFb, AZFb+c e AZFa+b+c (35%). Le delezioni della regione AZFa sono estremamente rare (5%).
La delezione della regione AZFa, che rimuove circa 792 Kb (Kamp et al. 2000, Sun et al. 2000), avviene per ricombinazione omologa tra due sequenze identiche, HERVyq1 e HERVyq2, e determina la rimozione degli unici due geni presenti in questa regione: USP9Y e DBY. Il quadro clinico associato a questa microdelezione è l'azoospermia determinata da un quadro istologico di Sindrome a Sole Cellule di Sertoli (SCOS) di tipo I, ovvero dall'assenza totale di cellule germinali nei tubuli seminiferi.
La delezione della regione AZFb rimuove 6.2 Mb (incluse 32 copie di geni e unità trascrizionali) ed avviene per ricombinazione omologa tra i palindromi P5 e P1 prossimale. I pazienti con questa microdelezione presentano azoospermia determinata da un quadro istologico di arresto della spermatogenesi (SGA).
La delezione della regione AZFc (delezione "b2/b4") è quella più frequente ed insorge per ricombinazione tra due sequenze omologhe chiamate b2 e b4 (fig.4).
Figura 4 - Rappresentazione del meccanismo molecolare di insorgenza della
delezione completa della regione AZFc del cromosoma Y. La ricombinazione
omologa intracromosomica tra le sequenze "b2" e "b4" determina la perdita
di tutta la regione interposta tra queste due sequenze.
Essa rimuove 3.5 Mb, che includono 21 geni ed unità trascrizionali (Kuroda-Kawaguchi
et al. 2001) appartenenti ad 8 famiglie geniche (BPY2, CDY1, DAZ, TTY3.1,
TTY4.1, TTY17.1, CSPG4LY e GOLGA2LY) le cui funzioni non sono state
ancora chiarite. La lunghezza degli ampliconi "b2" e "b4", che è maggiore
rispetto a quella delle sequenze ripetute che ricombinano nelle altre
microdelezioni, può spiegare la frequenza più alta di queste microdelezioni
rispetto alle altre. La delezione "b2/b4" è associata a quadri istologici
variabili dalla SCOS di tipo I (assenza totale di cellule germinali)
e di tipo II (presenza di alcuni tubuli con normale spermatogenesi)
allo SGA e alla ISG (ipospermatogenesi). Inoltre, è stata osservata
una riduzione progressiva del numero di spermatozoi nel tempo. Fattori
ambientali, differenti background genetici, oppure geni autosomici o
X-linked che compensano l'assenza di geni sul cromosoma Y possono contribuire
a determinare la variabilità fenotipica riscontrata nei soggetti portatori
di delezione AZFc. Oltre alle forme "classiche" di delezioni del cromosoma
Y esistono anche delezioni che rimuovono più di una regione AZF, come
ad esempio la delezione "AZFb+c" (Repping et al. 2002) e la delezione
"AZFa+b+c". Significato
clinico delle microdelezioni
Lo studio delle microdelezioni del cromosoma Y, oltre ad avere un
valore diagnostico - definendo l'eziologia del disturbo della spermatogenesi
- ha anche un valore prognostico in termini di ritrovamento di spermatozoi
testicolari. Infatti, in pazienti portatori di una delezione completa
della regione AZFa o di quella AZFb la probabilità di ritrovamento
di spermatozoi è virtualmente zero e viene pertanto sconsigliata la
biopsia testicolare multipla (TESE). Se, invece, la delezione è a
carico della regione AZFc la probabilità di ritrovamento è intorno
al 50% (Krausz e Forti 2000). Infine, il valore preventivo di questo
screening consiste nella possibilità di proporre la crioconservazione
del liquido seminale ai pazienti portatori di microdelezioni affetti
da oligozoospermia, per ovviare alla progressiva riduzione del numero
di spermatozoi nel tempo.
Consulenza
genetica
Nella stragrande maggioranza dei casi le delezioni insorgono de novo;
il cromosoma Y derivante dal DNA genomico del padre del paziente risulta
quindi intatto. La delezione può insorgere nel momento dell’embriogenesi
oppure può trattarsi di un mosaicismo a livello testicolare
del padre del paziente. Finchè non si disponeva di tecniche
di fecondazione assistita, la probabilità di una trasmissione
naturale delle microdelezioni del cromosoma Y erano estremamente basse
dato il danno spermatogenetico severo associato a questo tipo di anomalia
genetica. Grazie alla diffusione di queste tecniche, i soggetti portatori
di delezioni del cromosoma Y possono ottenere il concepimento in quanto
i loro spermatozoi sono risultati pienamente fertili per entrambe
le procedure IVF ed ICSI. Tuttavia, non è ancora chiaro se
il potere fertilizzante degli spermatozoi e lo sviluppo dell’embrione
siano confrontabili con quelli osservati per uomini non portatori
di delezioni del cromosoma Y (Rossato et al. 1998; Silber et al. 1998;
van Golde et al. 2001). A seguito del concepimento, la delezione del
cromosoma Y è obbligatoriamente trasmessa alla progenie maschile.
Sebbene l’estensione della delezione del figlio resti sovrapponibile
a quella del padre, il fenotipo del futuro nascituro – ovvero
la gravità dei difetti della spermatogenesi – non può
essere previsto con esattezza a causa del differente background genetico
e della eventuale presenza di fattori ambientali potenzialmente tossici
per le funzioni riproduttive.
In pazienti portatori di delezione è stato osservato che una
proporzione significativa di spermatozoi risulta nullisomica per i
cromosomi sessuali; questo rappresenta un potenziale rischio per la
progenie di presentare un cariotipo 45,X0 (Sdr. di Turner) oppure
di sviluppare altre anomalie fenotipiche associate al mosaicismo dei
cromosomi sessuali, inclusa l’ambiguità degli organi
genitali. Lo screening delle microdelezioni del cromosoma Y in pazienti
portatori di un mosaicismo 45,X0/46,XY con ambiguità sessuali
o con Turner stigmata ha rivelato valori relativamente alti di incidenza
della delezione della regione AZFc (33%; Patsalis et al. 2002). Questo
dato sottolinea ulteriormente il legame tra microdelezioni e instabilità
del cromosoma Y. Sebbene i dati siano confortanti, dato che i figli
nati da padri portatori di microdelezioni del cromosoma Y risultano
esenti da anomalie cromosomiche, non possiamo escludere che in questo
gruppo di soggetti non ci sia un aumento di aborti spontanei precoci
che spesso si associa a sdr. di Turner. Quindi, per evitare il rischio
potenziale di trasferimento di embrioni con sdr. di Turner o mosaicismo
dei cromosomi sessuali, sarebbe auspicabile la diagnosi pre-impianto.
Le
delezioni parziali della regione AZFc
La delezione “b2/b4” non è l’unica delezione
a carico della regione AZFc. Infatti, la presenza di numerosi ampliconi
– ovvero blocchi di sequenze ripetute all’interno delle
quali si trovano anche dei geni – rende questa regione particolarmente
suscettibile anche ad altri tipi di delezioni, meno estese rispetto
a quella “b2/b4” e chiamate “delezioni parziali”.
Il loro meccanismo di insorgenza, come per le microdelezioni, consiste
nella ricombinazione omologa intracromosomica tra due sequenze che presentano
un alto grado di omologia (>99,9%).
Recentemente sono state descritte tre tipi di delezioni parziali: “b1/b3”,
“gr/gr” (o “g1/g2”) e “b2/b3” (o
“g1/g3”) (Repping et al. 2003; Repping et al. 2004; Fernandes
et al. 2004).
Figura 5 - Meccanismo molecolare con cui insorgono le delezioni
parziali della regione AZFc del cromosoma Y. La ricombinazione omologa
intracromosomica determina la perdita del frammento di DNA interposto
tra le due sequenze che ricombinano. La delezione “b1/b3”
si origina per ricombinazione omologa tra gli ampliconi “b1”
e “b3”; la delezione “gr/gr” si origina per
ricombinazione tra gli ampliconi “g1” e “g2”;
la delezione “b2/b3” prevede due step: una inversione tra
gli ampliconi “b2” e “b3” ed una successiva
ricombinazione tra “g1” e “g3” (modificata dal
Krausz et al. 2005).
Queste delezioni rimuovono circa metà della regione AZFc, compresi alcuni
geni ed unità trascrizionali testicolo specifici (Tabella 1), e possono
essere trasmesse alla progenie maschile. Come evidenziato nella tabella
1, in entrambe le delezioni parziali "gr/gr" e "b2/b3" si osserva la
perdita di due copie del gene DAZ (presente sul cromosoma Y di riferimento
in quattro copie: DAZ1, DAZ2, DAZ3, DAZ4) e una copia del gene CDY1
(presente sul cromosoma Y in due copie, CDY1a e CDY1b), che sono considerati
tra i geni più critici per la spermatogenesi. Nel caso della delezione
"b1/b3", invece, vengono rimosse due copie di DAZ e due di CDY1. I dati
in letteratura sono contrastanti per quanto riguarda le delezioni "gr/gr",
che inizialmente sono state riscontrate solo nel gruppo dei pazienti
azoospermici ed oligozoospermici (Repping et al. 2003). La prima osservazione
di Repping et al. (2003), che ha permesso di ipotizzare una possibile
relazione causa-effetto tra questa delezione parziale e le anomalie
della spermatogenesi, è stata confermata (de Llanos et al. 2005) ma
poi contraddetta da uno studio sulla popolazione tedesca (Hucklenbroich
et al. 2005).
Tabella 1 - Numero di copie geniche e di unità trascrizionali
che restano nella regione AZFc a seguito dei diversi tipi di delezione:
“b2/b4” (delezione completa della regione AZFc), “gr/gr”,
“b2/b3” e “b1/b3”. Sia nella delezioni “gr/gr”
che in quelle “b2/b3” si ha la perdita di due copie del
gene DAZ e di una copia del gene CDY1. Delezioni
parziali della regione AZFc nella popolazione italiana
I dati sulla popolazione italiana studiata dal nostro gruppo (Giachini
et al. 2005) hanno evidenziato la presenza di delezioni parziali (“gr/gr”
e “b2/b3”) sia nel gruppo dei pazienti oligozoospermici
ed azoospermici (n=150) che nel gruppo di soggetti normozoospermici
(n=189). Quindi, al contrario di quanto osservato per le microdelezioni
“classiche” delle tre regioni AZF, le delezioni parziali
del cromosoma Y non sembrano, in prima analisi, specifiche per il
danno della spermatogenesi e la correlazione genotipo-fenotipo risulta
pertanto più complessa. Le delezioni “gr/gr” si
sono rivelate più frequenti di quelle “b2/b3” (73%
delle delezioni parziali osservate).
L’incidenza delle delezioni “b2/b3” nei due gruppi,
pazienti e controlli, non è significativamente diversa (1,3%
vs 0,5%), indicando un loro improbabile ruolo patogenetico per anomalie
della spermatogenesi.
Le delezioni “gr/gr”, invece, si riscontrano più
frequentemente nei pazienti rispetto al gruppo di soggetti normozoospermici
(4,6% versus 0,5%; p<0,024); questo permette di ipotizzare un effetto
negativo di questo polimorfismo sull’efficienza della spermatogenesi.
Il valore di rischio relativo (O.R.=8,89), infatti, indica che queste
delezioni possono essere considerate un fattore di rischio per l’alterazione
della spermatogenesi ed in particolare per l’oligozoospermia
severa. La media dei valori dei tre parametri seminali (numero, motilità
e morfologia) nei pazienti con delezione “gr/gr” risulta
inferiore rispetto a quella osservata nei pazienti senza delezione,
anche se la differenza non risulta statisticamente significativa.
Una delle possibili spiegazioni alla variabilità fenotipica
– compresa tra l’azoospermia e la normozoospermia –
associata alle delezioni parziali può essere data dalla presenza
di polimorfismi o mutazioni del gene omologo autosomico di DAZ, il
gene DAZL, espresso anch’esso esclusivamente nel testicolo.
Infatti, le evidenze sperimentali secondo cui il transgene umano di
DAZ è capace di compensare parzialmente i difetti della spermatogenesi
in topi knock out per DAZL (Slee et al. 1999) suggerisce una possibile
interazione funzionale dei due geni. E’ plausibile quindi che
alterazioni del gene DAZL possano influire sull’effetto delle
delezioni parziali della regione AZFc (Yen 2004).
Un’altra spiegazione potrebbe essere fornita dal diverso numero
e/o dal diverso tipo di copie geniche rimosse con la delezione parziale
nei diversi soggetti. E’ possibile, infatti, che le diverse
copie geniche non siano funzionalmente equivalenti. Infine, altri
fattori sconosciuti legati al cromosoma Y, favorevoli o sfavorevoli
(ad esempio duplicazioni, inversioni o polimorfismi) potrebbero influenzare
il fenotipo del soggetto con delezione parziale.
Per testare queste ipotesi abbiamo intrapreso la determinazione delle
basi molecolari del fenotipo variabile associato a queste delezioni
parziali con: i) l’analisi mutazionale del gene autosomico DAZL
e ii) l’analisi quantitativa e qualitativa delle copie geniche
di DAZ e di CDY1 rimanenti nella regione AZFc a seguito di delezione.
L’analisi mutazionale di DAZL non ha rilevato nessuna nuova
mutazione ma solo un polimorfismo comune anche nella popolazione dei
normozoospermici; si presume, pertanto, che tale polimorfismo non
abbia alcun effetto sulla spermatogenesi.
Il numero di copie geniche rimosse di DAZ e di CDY1 in ciascun tipo
di delezione parziale è risultato, come previsto, sempre lo
stesso in tutti i soggetti con delezione parziale (n=11).
Il tipo di copia genica “deleta”, invece, si è
rivelato diverso; la presenza di differenti pattern genici è
probabilmente dovuta a fenomeni differenti di inversione che sono
insorti precedentemente alla delezione. Si possono pertanto distinguere
tre diversi sottotipi di delezione parziale in funzione dei pattern
genici originati, sia per quanto riguarda le delezioni “gr/gr”
che per quelle “b2/b3”.
La delezione delle copie geniche DAZ1 e DAZ2, a differenza di quella
di DAZ3 e DAZ4, è stata riscontrata solo nel gruppo dei pazienti;
ciò determina una differenza significativa (p<0,037) tra
pazienti e normozoospermici nella frequenza di delezione parziale
associata alla perdita di DAZ1/2. Questo risultato è a favore
dell’ipotesi secondo la quale le copie DAZ1/2 sono funzionalmente
più importanti di quelle DAZ3/4 (Fernandes et al. 2002). Studi
recenti, invece, non hanno riscontrato differenze tra la frequenza
di delezione di DAZ1/2 nei pazienti e nei controlli (Machev et al.
2004); in questo caso però i controlli non erano stati selezionati
sulla base della normozoospermia, bensì sulla loro fertilità.
In maniera analoga, la copia genica CDY1a risulta “deleta”
solo nei pazienti; si osserva quindi una differenza notevolmente significativa
(p<0,003) tra pazienti e normozoospermici nella frequenza di delezione
parziale associata alla perdita di CDY1a.
Sebbene le delezioni “gr/gr” non siano specifiche per
le anomalie della spermatogenesi, esse possono tuttavia essere considerate
un fattore di rischio, soprattutto se associate alla perdita di CDY1a.
I nostri dati suggeriscono, quindi, che la rimozione di determinate
copie geniche piuttosto che altre possa essere più compromettente
per la spermatogenesi e questo spiegherebbe l’ampia variabilità
fenotipica associata a queste delezioni, a parità di numero
di copie rimosse.
Lo screening di una più ampia casistica di pazienti e di controlli
opportunamente selezionati, che definisca in modo combinato il tipo
ed il numero di copie geniche rimosse, permetterà di distinguere,
tra i diversi sottotipi osservati, le delezioni parziali neutre da
quelle compromettenti la spermatogenesi.
Aplogruppi
del cromosoma Y e fertilità maschile
Sebbene le microdelezioni del cromosoma Y rappresentino la causa genetica
(molecolare) più frequente delle anomalie della spermatogenesi,
rimane comunque una alta percentuale (85-90%) di soggetti con azoospermia
o oligozoospermia severa che non sono portatori di queste delezioni.
Ma considerando che lo screening per le micodelezioni non è
in grado di evidenziare altre anomalie genetiche – come ad esempio
variazioni di sequenze ripetute in famiglie geniche multicopia, mutazioni
o polimorfismi di geni specifici del cromosoma Y, riarrangiamenti
(come duplicazioni ed inversioni) – è stato ipotizzato
che altri fattori legati al cromosoma Y potrebbero contribuire nella
determinazione dell’infertilità maschile. Queste alterazioni
potrebbero segregare con determinati aplogruppi del cromosoma Y per
cui la definizione dell’aplogruppo in pazienti con un numero
ridotto di spermatozoi potrebbe essere il primo passo per l’identificazione
di fattori Y-linked legati al danno testicolare. Infatti, sebbene
tutti i cromosomi Y derivino da un cromosoma Y ancestrale, la presenza
di polimorfismi (marker “binarici”) nelle regioni non
codificanti permette di distinguere diversi gruppi monofiletici o
aplogruppi del cromosoma Y; ciascun aplogruppo è caratterizzato
dalla combinazione di una serie di marcatori polimorfici, come ad
esempio polimorfismi di un singolo nucleotide o delezioni/inserzioni
di sequenze di DNA (Krausz et al. 2004).
I polimorfismi del cromosoma Y, oltre ad essere utilizzati per studi
forensi e per test di paternità, sono stati applicati recentemente
nella medicina molecolare per lo studio di malattie specifiche per
i soggetti di sesso maschile (come i disturbi della spermatogenesi,
il cancro della prostata e del testicolo) o prevalentemente associate
al sesso maschile (autismo, ipertensione). Data l’assenza di
fenomeni di ricombinazione nella regione “non-ricombinante”
o più recentemente chiamata “Male Specific Region Y”
(MSY), i polimorfismi localizzati in questa regione sono fortemente
associati con potenziali variazioni funzionali di malattie Y-linked.
La prima relazione tra infertilità e background del cromosoma
Y è stata descritta in una rara forma di azoospermia, chiamata
sindrome del maschio XX, in cui parte del braccio corto del cromosoma
Y – compreso il gene SRY – risulta traslocato sul cromosoma
X a seguito di un evento di ricombinazione ectopica. Il rischio di
questa ricombinazione è maggiore in cromosomi Y appartenenti
ad una particolare aplogruppo europeo in cui una inversione della
sequenza implicata nella ricombinazione X-Y sembra predisporre a questa
sindrome.
Una via indiretta per capire se i geni del cromosoma Y sono implicati
nell’eziologia dei disturbi della spermatogenesi può
essere lo studio di l’associazione tra background genetico (aplogruppo
del cromosoma Y) e concentrazione degli spermatozoi; da queste analisi
è risultato che alcuni aplogruppi possono predisporre ad una
diminuita efficienza della spermatogenesi.
Per identificare eventuali associazioni tra uno specifico aplogruppo
ed i disturbi della spermatogenesi sono stati condotti studi di associazione
su tre differenti popolazioni (danese, giapponese ed italiana) in
cui è stata analizzata la distribuzione dei diversi aplogruppi
nei pazienti oligozoospermici/azoospermici e nella popolazione generale.
Nella popolazione danese è stato osservato che uno specifico
aplogruppo, detto aplogruppo 26, risulta significativamente più
rappresentato nel gruppo dei pazienti azoospermici/oligozoospermici
(27,8%) rispetto alla popolazione generale (1-5%). Questo significa
che i soggetti che presentano un cromosoma Y appartenente all’aplogruppo
26 hanno un rischio relativo circa 9 volte maggiore di presentare
disturbi della spermatogenesi rispetto alla popolazione generale (Krausz
et al. 2001). Questo può essere dovuto alla presenza sul cromosoma
Y di riarrangiamenti strutturali e di polimorfismi o ad un differente
numero di copie geniche, che potrebbero influire negativamente sull’efficienza
della spermatogenesi.
Per quanto riguarda la popolazione giapponese sono stati effettuati
due studi (Kuroki et al. 1999; Carvalho et al. 2003) che hanno riportato
risultati contrastanti: il primo ha evidenziato una associazione tra
l’aplogruppo N e l’azoospermia mentre il secondo non ha
rilevato alcuna associazione tra gli aplogruppi del cromosoma Y ed
i pazienti oligozoospermici/azoospermici. Nella popolazione italiana
il tentativo di trovare una relazione tra numero di spermatozoi e
aplogruppi del cromosoma Y non ha avuto esiti positivi (Previdere
et al.1999; Paracchini et al. 2002).
Le apparenti discrepanze tra i risultati di questi studi possono essere
spiegate in vari modi. In primo luogo, il numero di campioni analizzati
in questi studi era piuttosto piccolo e questo è una delle
principali cause di scarsa riproducibilità degli studi di associazione.
Oltre a questo, altri fattori – come l’attendibilità
della conta spermatica, la selezione dei controlli secondo la loro
“fertilità” piuttosto che per la “normozoospermia”,
l’inclusione di pazienti con anomalie andrologiche – possono
spiegare i dati contrastanti. Inoltre, gli aplogruppi del cromosoma
Y variano tra le diverse aree geografiche e quindi gli aplogruppi
associati ad una diminuita efficienza della spermatogenesi possono
essere diversi nei vari paesi.
Conclusioni
L’esistenza sul cromosoma Y di una o più regioni coinvolte
nella spermatogenesi è stata ipotizzata nel 1976 da Tiepolo
e Zuffardi. Tuttavia solo dopo 20 anni, con l’aiuto della biologia
molecolare, è stato possibile definire meglio queste regioni.
Da allora il cromosoma Y gioca un ruolo centrale sia nella diagnostica
dell’infertilità maschile – data la relativa alta
incidenza di microdelezioni – che nelle ricerche di base indirizzate
allo studio dei geni coinvolti nel processo spermatogenetico. La maggior
parte delle incertezze e contraddizioni riguardo le “classiche”
microdelezioni del cromosoma Y sono state risolte ed il loro significato
clinico ormai è ben chiaro. Tuttavia la “saga”
trentennale del cromosoma Y continua con altri punti interrogativi
tra cui il ruolo delle delezioni parziali della regione AZFc nell’infertilità
maschile e la funzione dei singoli geni AZF. E così del cromosoma
Y parleremo ancora.
Bibliografia:
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Unità di Andrologia,
Dipartimento di Fisiopatologia Clinica, Università degli Studi
di Firenze, Viale Pieraccini, 6, Firenze
Corrispondenza: Csilla Krausz, Unità di Andrologia, Viale Pieraccini,
6, 50137 Firenze, e-mail: c.krausz@dfc.unifi.it;
tel. 0554271485
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