PANORAMICA DI DIFFEREZIAMENTO DELLE GONADI NELL’UOMO I

Quali sono i test genetici per evidenziare l’infertilità nell’uomo?

1- Cariotipo—> Analisi preliminare che viene fatta sia nell’uomo che nella donna.

2- Analisi delle microdelezione del braccio lungo dell’Y —> la gravità varia in base a quanto è deleto (Nei geni dell’Y ci sono delle regioni palindromiche che causano  delezioni ex-novo).

3- Analisi del gene CFTR —>  Chiusura dei dotti efferenti spermatici

4- Analisi del Gene KAL1

5- Analisi del recettore degli androgeni

I geni per la spermatogenesi sono localizzati  nel braccio q (evidente con il bandeggio Q)

Le delezioni in questi geni causa Azospermia, sul braccio lungo del cromosoma Y ne troviamo 3 tipi diversi: AZF  A, B, C. Le delezioni che interessano questo geni causano un fenotipo più o meno grave che dipende  da quanti geni sono stati coinvolti nella delezione (La delezione può coinvolgere insieme i geni B e C e causare un azospermia più severa) 

Questi tre locus sono noti come Azospermia factor e si sa essere i responsabili della spermatogenesi, la funzione di tali geni non è stata ancora determinata quindi anche la conoscenza dei meccanismi molecolari alterati non è ancora ben chiarita.

La maggior parte delle microdelezioni provoca la perdita simultanea di più regioni, se però si estende per più geni il fenotipo peggiora

La regione AZF A è un locus piccolo che contiene solo 2 geni USP9Y e DBY, mentre le due ragioni adiacenti AZF B e C (motivo per cui a volte di osserva una delezione di entrambe i geni) codificano per due prodotti: RBMY e DAZ.

Le microdelezioni che interessano queste regioni spesso non sono trasmesse da padre a figlio, perché il padre risulta essere sterile, ma sorgono come delezioni ex-novo, questo perché le regioni AZF e le sequenze eterocromatiche circostanti sono ricche di sequenze palindromiche che rendono il cromosoma Y soggetto a queste microdelezioni.

AZF A      —> Azospermia delle cellule del sertoli (SCO) 

AZF B-C  —> Azospermia associata alla sindrome a sole cellule del sertoli (SCO) e a una arresto della spematogenesi 

Problemi nella meiosi —> Ridotta spermatogenesi 

Tutte queste mutazioni causano come fenotipo la Oligozospermia, una ridotta quantità di spermatozoi nel liquido seminale.

A volte non si trova correlazione tra genotipo mutato e fenotipo patologico.

(se l’estensione della delezione è di 3-4 Mbasi allora possiamo vedere la delezione anche con un bandeggio o possiamo usare una FISH)

In generale la prevalenza delle microdelezioni del Yq nei soggetti infertili è stimala al 10% (Foresta et al 2001), e di questi un buon 84% era azospermatico e un 14% oligozospermico

Non ci sono ancora delle correlazioni chiare tra microdelezioni e infertilità.

GENI DELLA DETERMINAZIONE DEL SESSO 

Disordini dello sviluppo sessuale (DSD)

Il primo step è cercare la causa genetica, il secondo è creare modelli murini.

La DSD è una condizione che porta a uno sviluppo anomalo delle gonadi e dello sviluppo sessuale di un individuo, generalmente le DSD riguardano il 7,5% dei nati (1: 4500), e portano i bambini ad avere genitali ambigui alla nascita. Vi è anche una difficoltà nel dare una classificazione, perché i fenotipi patologici che si presentano sono molto variegati e distinti, spesso per poter classificare quel fenotipo come una sindrome al posto di un altra basta che vi sia solo una differenza in un sintomo.

Sindromi DSD.

Mayer-Rokitansky-Kuster-Hauser

Smith-Lemli-Opits

Fino al 50% dei pazienti con cariotipo 46 XY (normale) ha un difetto nello sviluppo sessuale, ma non è possibile fare un’accurata diagnosi perché non se ne conosce ancora il meccanismo molecolare patologico.

Di questi pazienti il 20% sono 46,XX ma con disfunzione testicolare (fenotipo ambiguo) il restante 80% sono 46,XY con disfunzioni testicolare.

La difficoltà del pediatra è determinare quale tipo di sfaccettatura patologica ha il paziente, inoltre spesso si richiede l’asportazione delle gonadi in quanto è formato da un tessuto scarsamente differenziato che può evolvere a tumore.

Sviluppo gonadi embrionali

Le cellule germinali primordiali  (PCG) si formano nell’epiblasto e ne  migrano una 50 una  nell’endoderma della parete dorsale del sacco vitellino durante la 3 settimana d’età.

Queste cellule andranno a posizionarsi nel mesentere dorsale e potranno potenzialmente sviluppare gonadi maschili o femminili

La migrazione è consentita da recettori molecolari c-kit (tyr K) e dal suo ligando Steel/SCF che ne regolano lo spostamento.

Alla 5 settimana abbiamo ancora un fenotipo indifferenziato  ma in base al genotipo XX o XY avviene la differenziazione. Il gene SRY nel Y, attiva la produzione dell’AMH che determina la regressione dei dotti Mulleriani, e produzione del testosterone che porta alla formazione dei testicoli.

Se manca SRY vuole dire che è femmina (XX) perché manca L’Y lo sviluppo delle gonadi  bipotenziale evolve verso la formazione delle ovaie.

Alcuni geni 

EMX2—> gene presente solo nei modello murino, non è stata osservata mutazione nella controparte umana, codifica per un fattore trascrizionale e la compromissione comporta anche un danno renale, espresso sul Cr 10 che se mutato provoca la mancata formazione dei  dotti muleriani

LHX9 —> è un fattore di trascrizione, e il fenotipo patologico è simile alla mancata dei fattori trascrizionali sf1 e Wt1 (segno che tutti e tre cooperano per l’attivazione della stessa via di segnale, infatti è stato visto legare il promotore di sf1 e essere additivo a WT1) tutti e 3 sono necessari alla formazione della gonade bipolare.

M33 —> é un fattore trascrizionale, e mostra che la delazione nei modelli murini con cariotipo XY la mutazione provoca una reversione del sesso da maschio a femmina, mentre nei modelli murini con cariotipo XX abbiamo un alterato sviluppo ovarico. Nell’uomo è stato osservato che la sua mancanza determina la presenza di gonadi femminili anche se il cariotipo è 46, XY quindi maschile. Anche questo gene codifica per un fattore trascrizionale implicato nello sviluppo sessuale interagendo con sf1, e nello sviluppo renale.

NR5A1 —> è chiamato anche SF1, è espresso nella gonade bipotenziale in sviluppo, nell’ipotalamo e nella ghiandola pituitaria. Se questo gene risulta mutato, la sua mancanza provoca un anomalia dello sviluppo gonadico e il fenomeno del sex-revers,(i dotti mulleriali sviluppano utero e tube con una vagina superiore) facendo si che quindi malgrado l’individuo abbia un cariotipo XY sviluppi gonadi femminili. Questo gene attiva a valle SOX9, necessario per lo sviluppo maschile, mentre è regolato a monte da LHX9. Delle mutazioni in questi geni causano una disgenesia gonadica nell’uomo (DSD) causando anche un sex reverse. ma nella donna invece questo fenotipo diventa una POF o insufficienza ovarica primaria (infertilità). Studi su modelli murini hanno invece mostrato un fallimento dello sviluppo della gonade bipotenziale.

WT1—> E’ un fattore di trascrizione zinc finger, è espresso in modo particolare nella cresta uro-genitale, nelle gonadi e nel mesentere. La sua delezione causa un tumore (tumore di Wilms) che si presenza a livello renale e solo in età pediatrica. la mutazione di questo gene causa la Denys-Drash che ha delle condizioni riconoscibili (tumore renale, anormalità delle gonadi e malfunzionamento renale), la stessa mutazione causa  anche la sindrome di Frasier che è il risultato della perdita di una sequenza KTS e a livello sintomatologia è uguale a quella di Denys-Drash ma non vi è la presenza del tumore di Wilms (per cui sono due sindromi distinte). WT1 codifica un gene che può dare splicing alternativo e può essere modificato dall’editing del RNA —> generando diverse isoforme di WT1. 

Soffermandoci di più sullo splicing alternativo che vediamo nella figura sopra, riconosciamo che il gene WT1 può originare 4 forme diverse di mRNA maturo ragion per cui avremo 4 isoforme diverse del prodotto del gene WT1. Queste isoforme contengono tutte le regioni DNA binding fatte dalle sequenza zinc-finger, domini RNA binding e domini attivatori e repressori della proteina.

La regione intronizza vicina all’esone 9 contiene una sequenza chiamata KTS che ha permesso di classificare i prodotti di WT1 come

KTS+ e KTS-,  le funzioni di queste isoforme cambiano: WT1 -KTS  regola l’attivazione di SRY e sf1, geni importanti per lo sviluppo in senso maschile, legandosi in modo preferenziale al DNA

WT1 +KTS lega preferibilmente RNA e agisce come regolatore della trascrizione e dello splicing.

La sindrome di Denys-Drash è causata da una mutazione su WT1 che porta alla formazione di una proteina tronca.

La sindrome di Frasier è causata da una mutazione puntiforme su WT1 che determina uno sbilanciamento della produzione delle forme WT1 +KTS e WT1 -KTS.