Hantering av infertilitet på grund av avsaknad av sädesledare

Av Robert D. Oates, MD

Om din patient inte kan bli gravid på grund av att hennes partner har cystisk fibros eller medfödd bilateral avsaknad av vas deferens, erbjuder assisterad reproduktionsteknik en lösning. Men dessa sjukdomar har genetiska konsekvenser som du måste ha i åtanke när du ger råd till sådana par.

Cystisk fibros (CF) är en vanlig sjukdom som förekommer hos ungefär en av 1 600 personer av nordeuropeisk härkomst.1 Nästan alla män med CF saknar vasa deferentia bilateralt.2 En annan sjukdom, medfödd bilateral avsaknad av vas deferentia (CBAVD), förekommer hos ungefär 1 % av de infertila männen och hos en högre procentandel av dem som uppvisar azoospermi.3

Till nyligen hade män med CF eller CBAVD praktiskt taget ingen chans att bli fäder, men med dagens teknik är det nu möjligt.4 Kliniker som arbetar med reproduktionsmedicin måste förstå fakta och uppskatta nyanserna hos dessa två sjukdomar för att kunna ge råd till par som lider av infertilitet. I den här artikeln kommer jag att diskutera de genetiska frågor som är inblandade och hur vi kan hjälpa kvinnor och deras drabbade partner att förverkliga befruktningen.

Genetiken kring cystisk fibros

Det upptäcktes 1968 att orsaken till infertilitet hos vuxna män med kliniskt erkänd CF var en avsaknad av båda vasa deferentia.5 Spermatogenesen är normal hos sådana män, men vasa deferentia aplasi leder till obstruktiv azoospermi.

CF är den vanligaste dödliga autosomalt recessiva sjukdomen som förekommer hos människor av nordeuropeisk härkomst. Bland asymtomatiska individer med denna bakgrund är bärarfrekvensen 4 % till 5 %. Rommens och medarbetare fann att CF-genen finns i ett område på kromosom 7:s långa arm, locus 31.6 Ett 250-kb-fragment av denna gen kodar för ett protein som kallas CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). Detta är en membranbunden molekyl som hjälper till med den transmembranära transporten av kloridjoner för att upprätthålla ett optimalt hydreringstillstånd i epitelförsedda lumina. Om CFTR är dysfunktionell blir sekret i lungornas små luftvägar och i bukspottkörtelns kanaler segt och blockerar dessa strukturer, vilket leder till komplikationer i andningsvägarna och bukspottkörteln.

Över 800 mutationer har identifierats i CF-allelen, varav den vanligaste är

F508. Denna mutation representerar en inframe-deletion med tre baspar som helt tar bort en fenylalaninrest från CFTR, vilket avsevärt begränsar dess funktionella kapacitet. Vissa andra mutationer, som R117H, har en mycket mindre betydande inverkan på integriteten och förmågan hos det resulterande CFTR-proteinet. Det är den mildaste mutationen av de två som en patient ärver som avgör sjukdomens kliniska karaktär.

Om två allvarliga mutationer förekommer samtidigt hos en individ, vilket ofta sker när CF-patienter är homozygota för

F508, kommer sjukdomen att vara extrem till sin natur, med både lung- och bukspottkörteldysfunktion samt vasal agenesi. Men när avvikelserna i CF-genen inte är lika allvarliga är sjukdomen mindre hård. I dessa situationer kan patienten ha adekvat bukspottkörtelfunktion men nedsatt andningsstatus och avsaknad av vasar. Kort sagt beror det fenotypiska spektrumet av CF på de exakta avvikelserna i de två CF-allelerna och dessa bestämmer sjukdomens svårighetsgrad.

Genetiken för CBAVD

Samma begrepp är användbara för att förstå medfödd avsaknad av vasal agenesi.7 Män med CBAVD har normala lung- och bukspottkörtelfunktioner; deras enda kliniska likhet med CF är vasal agenesi. Det första erkännandet av deras tillstånd kan vara när de presenterar sig som den manliga partnern i ett infertilt äktenskap. Även om de är fria från de flesta symtom på CF har 65-80 % av männen med CBAVD minst en påvisbar mutation eller abnormitet i sina CF-alleler.8-10 Detta är uppenbart högre än den kända bärarfrekvensen i den allmänna befolkningen och visar att många fall av CBAVD är milda fenotypiska uttryck för CFTR-dysfunktion.

CFTR-poolen är dock inte lika utarmad eller dysfunktionell hos män med CBAVD som hos dem med CF-relaterad lung- eller bukspottkörtelsjukdom utöver vasal agenesi. Det verkar som om CBAVD och CF befinner sig i två motsatta ändar av det fenotypiska intervall som bestäms av CFTR-aberration. En av de vanligaste CF-genavvikelserna som hittas hos män med CBAVD är 5-thymidinvarianten av polythymidinbanan i splejsningsacceptorplatsen i intron 8 som föregår exon 9 (IVS8-5T).11,12 Denna variant finns hos cirka 5 % av den allmänna befolkningen och begränsar poolen av moget mRNA som innehåller exon 9-meddelande.

En stor del av det transkriberade exon 9 splicas ut under bearbetningen av det framväxande mRNA:t och aminosyraderivaten från exon 9 ingår därför inte i det slutliga CFTR-proteinet, vilket leder till en stor störning av dess funktionella förmåga. Om en 5T-allel kombineras med en mutation i den motsatta CF-genen minskar den totala mängden normalt CFTR avsevärt till en nivå där vasal morfogenes kan äventyras. I en serie män med CBAVD hittades till exempel en 5T-allel hos 24 av 64 män (38 %) och detta var förknippat med en erkänd mutation på den motsatta allelen (13 av 64 män, 20 %).13 I samma serie upptäcktes 72 mutationer när både direkt sekvensering och 5T-analys utfördes. Denna frekvens är betydligt högre än den som upptäcktes av en rutinpanel som söker efter de 31 vanligaste mutationerna i CF-populationen.

Spektrumet av mutationer hos män med CBAVD skiljer sig något från det som finns i CF-populationen. Det genetiska laboratoriet bör vara medvetet om den kliniska diagnosen så att testerna kan vara mer fokuserade och exakta.

Genetisk testning och rådgivning

Det är troligt att ett par som klagar över infertilitet på grund av CF eller CBAVD ändå kommer att försöka bli gravida. Om kvinnan bär på en mutation kan avkomman ärva två mutationer och kan drabbas av antingen CF eller CBAVD, beroende på vilka exakta avvikelser som finns (figur 1). Av detta och andra skäl bör en man med CF eller CBAVD genomgå en CF-mutationsanalys.3 Beroende på resultaten kan preimplantatorisk genetisk screening utföras på alla embryon som genereras under assisterade reproduktionsmetoder, för att förhindra överföring av embryon som bär på mutationer i båda allelerna.

Ett nära samarbete med våra kollegor inom medicinsk genetik är viktigt för att uppskatta riskerna och ge råd till par i denna situation. Även om det är opraktiskt att låta din patient och hennes partner testas för varje mutation och polymorfism som hittills beskrivits, kan den a priori uppskattade risken för paret minskas till storleksordningen 1 på 400 genom att leta efter ett urval av de vanligaste förekommande avvikelserna i CF-genen. Barnet kommer fortfarande att vara bärare, men detta är i sig inte skadligt. När allt kommer omkring är en av 20 personer av nordeuropeisk härkomst bärare. Oron för att öka antalet bärare är obefogad, eftersom effekten på världens bärarpopulation knappt är mätbar när dessa par väljer att skaffa barn.

Diagnosen CF eller CBAVD innebär också att andra i mannens familj, främst hans syskon, också kan ha CF-mutationer. Om vi antar att en man med CF eller CBAVD har två identifierbara CF-genavvikelser kan vi förutsäga att 25 % av hans syskon inte kommer att ärva några mutationer från sina föräldrar, 25 % kommer att ärva de två CF-allelavvikelserna och 50 % kommer att ärva en mutation från antingen far eller mor. Detta innebär att dessa bröder och systrar riskerar att antingen själva få något uttryck för sjukdomen eller att eventuellt få ett barn med CF eller CBAVD om deras make/maka är en asymtomatisk bärare. Familjescreening kan identifiera dessa riskindivider.

En liten andel män med CBAVD har unilateral njuragenes och inga identifierbara CF-mutationer. Dessa män har förmodligen en helt annan genetisk etiologi som inte involverar CF-gener. Det kan vara en sådan som kan leda till unilateral eller bilateral njuragenesi hos avlade avkommor. Paret bör informeras om denna möjlighet, även om de exakta chanserna för förekomst för närvarande är okända.

Vilka är de terapeutiska alternativen?

I normal manlig anatomi frigörs spermatozoer från Sertoli-cellerna och börjar sin resa i lumen i de seminifera tubuli. Dessa inledande passager sammanstrålar i testikelns mediastinum för att bilda rete testis. Därifrån uppstår sex till åtta utåtriktade duktlar som reser utanför testikelns gränser och förenas i den första delen av epididymis, caput. De efferenta kanalerna går så småningom samman till en enda tubulus som är starkt upprullad och som successivt bildar corpus och cauda epididymis.

Män som saknar vasa har ändå caput epididymis, eftersom denna struktur härstammar från en annan embryologisk föregångare än corpus, cauda, vas och sädesblåsan. I ungefär 50 % av fallen av CBAVD kan det finnas rester av antingen corpus eller cauda, som fortsätter från den egentliga epididymala tubulären när den kommer ut ur caput.

Hos män med dessa tillstånd visar spermaanalysen en låg volym (<1 ml) och sperman är sur (pH <7,0) och azoospermisk. Sädesblåsorna är aplastiska eller atrofiska och om det finns en kvarvarande vävnadsrest är den typiskt dysfunktionell.14

Silber och kollegor var pionjärer när det gäller mikrokirurgisk spermaaspiration för män med CBAVD, i kombination med in vitro-befruktning. Min grupp utvidgade denna strategi till att även omfatta personer med klinisk CF.15 Den totala framgångsfrekvensen var dock dålig i dessa tidiga dagar, på grund av spermiernas begränsade förmåga att befrukta en skördad oocyt under vanlig IVF. I uppgifter som publicerades av Sperm Microaspiration Retrieval Techniques Study Group var befruktningsgraden endast 7 % och den slutliga graviditetsgraden 5 %.16

Lösningen, som återigen berodde på Silber, var att tillämpa den nya tekniken intracytoplasmatisk spermieinjektion (ICSI), där en enskild spermie mekaniskt placeras i den hämtade oocyten.17 ICSI kunde övervinna spermiernas oförmåga att penetrera de yttre oocytmembranen och leverera det genetiska paketet till oocytens inre, vilket gjorde att framgångsfrekvensen steg dramatiskt. Den höga befruktningsfrekvensen bevisade att kärnan i spermatozoen som kirurgiskt tagits från patienter med CF eller CBAVD var fullt kapabel att utföra sin del i befruktningsprocessen om den bara kunde ta sig in i ooplasman.

ICSI är ett så kraftfullt verktyg i fall som dessa att vi började använda kryokonserverade epididymala spermier med en effektivitet som är likvärdig med den för nyuttagna spermier.18 Detta ger en större flexibilitet eftersom spermieuttag inte behöver ske vid tidpunkten för uttag av oocyter.19 Dessutom kan ett enda kirurgiskt ingrepp ge en kvantitet spermier för kryokonservering i flera flaskor, för att tjäna som spermiekälla för flera ICSI-cykler om det är nödvändigt. Graviditetsfrekvensen närmar sig nu den som rutinmässigt ses vid ICSI – ungefär 35-45 % per cykel, beroende på den kvinnliga partnerns fertilitet.

Mikrokirurgisk epididymal spermieaspiration (MESA) utförs under lokalbedövning och en liten mängd intravenös sedering. Ett litet snitt görs i epididymis tunikan och en enskild epididymaltubuli isoleras. Ett litet hål skapas i den främre ytan och den vätska som kommer ut sugs försiktigt upp i ett spermavänligt medium. Provet analyseras, behandlas sparsamt och delas sedan upp i 6 till 10 kryoflaskor (figur 2). Morbiditeten vid detta öppna tillvägagångssätt är minimal.

I framtiden kan vi helt enkelt extrahera testikelvävnad för att tjäna som reservoar för spermier, det vill säga om fryst och tinad testikelspermier har visat sig vara framgångsrika och fria från långsiktiga skador. För närvarande föredrar dock de flesta embryologer att arbeta med spermainnehållande vätska snarare än spermainnehållande vävnad.

Sammanfattningsvis kan män med CF eller CBAVD inte föda barn på naturlig väg, men de kan göra det med hjälp av en kombination av spermieuttag och ICSI. Vi förstår den genetiska grunden för sjukdomarna och måste se till att ordentliga tester och rådgivning äger rum före varje ingrepp, så att de blivande föräldrarna är medvetna om de genetiska riskerna för den avlade avkomman.

1.Kerem B, Rommens JM, Buchanan JA, et al. Identifiering av cystisk fibrosis-genen: genetisk analys. Science. 1989;245:1073-1080.

2.Phillipson G. Cystisk fibros och reproduktion. Reprod Fertil Dev. 1998;10:113-119.

3.Oates RD. Genetiken för manlig reproduktion. In: Sandlow J, ed. Infertility and Reproductive Clinics of North America. Vol. 10. Louis, Mo: Mosby; 1999:411-427.

4.Silber SJ, Balmaceda J, Borrero C, et al. Graviditet med spermasugning från epididymis proximala huvud: en ny behandling för medfödd avsaknad av vas deferens. Fertil Steril. 1988;50:525-528.

5.Kaplan E, Shwachman H, Perlmutter AD, et al. Reproduktionsfel hos män med cystisk fibros. N Engl J Med. 1968;279:65-69.

6.Rommens JM, Iannuzzi MC, Kerem B, et al. Identifiering av genen för cystisk fibros: kromosomvandring och hoppning. Science. 1989;245:1059-1065.

7.Anguiano A, Oates RD, Amos JA. Medfödd bilateral avsaknad av vas deferens. En primärt genital form av cystisk fibros. JAMA. 1992;267:1794-1797.

8.Oates RD, Amos JA. Medfödd bilateral avsaknad av vas deferens och cystisk fibros. En genetisk gemensamhet. World J Urol. 1993;11:82-88.

9.Kanavakis E, Tzetis M, Antoniadi T, et al. Screening av mutationer för cystisk fibros hos CBAVD-patienter och män med obstruktiv azoospermi eller svår oligozoospermi. Mol Hum Reprod. 1998;4:333-337.

10.Oates RD, Amos JA. Den genetiska grunden för medfödd bilateral avsaknad av vas deferens och cystisk fibros. J Androl. 1994;15:1-8.

11.Chillon M, Casals T, Mercier B, et al. Mutationer i cystisk fibrosis-genen hos patienter med medfödd avsaknad av sädesledare. N Engl J Med. 1995;332:1475-1480.

12. Dohle GR, Ramos L, Pieters MH, et al. Kirurgisk spermautvinning och intracytoplasmatisk spermainjektion som behandling av obstruktiv azoospermi. Hum Reprod. 1998; 13:620-623.

13.Mak V, Zielenski J, Tsui LC, et al. Andel mutationer i cystisk fibrosisgenen som inte upptäcks genom rutintestning hos män med obstruktiv azoospermi. JAMA. 1999; 281:2217-2224.

14.Schlegel PN, Shin D, Goldstein M. Urogenitala anomalier hos män med medfödd avsaknad av vas deferens. J Urol. 1996;155:1644-1648.

15.Oates RD, Honig S, Berger MJ, et al. Microscopic epididymal sperm aspiration (MESA): a new option for treatment of the obstructive azoospermia associated with cystic fibrosis. J Assist Reprod Genet. 1992;9:36-40.

16.Resultat i USA med tekniker för mikroaspiration av spermier och assisterad reproduktionsteknik. The Sperm Microaspiration Retrieval Techniques Study Group. J Urol. 1994;151:1255-1259.

17.Silber SJ, Nagy ZP, Liu J, et al. Konventionell in vitro-befruktning kontra intracytoplasmatisk spermieinjektion för patienter som kräver mikrokirurgisk spermieaspiration. Hum Reprod. 1994;9:1705-1709.

18.Oates RD, Lobel SM, Harris D, et al. Efficacy of intracytoplasmic sperm injection using intentionally cryopreserved epididymal spermatozoa. Hum Reprod. 1996;11:133-138.

19.Okada H, Yoshimura K, Fujioka H, et al. Assisterad reproduktionsteknik för patienter med medfödd bilateral avsaknad av vas deferens. J Urol. 1999; 161:1157-1162.

Dr Oates är docent i urologi vid Boston University School of Medicine, Boston Medical Center, Boston, Mass.

Robert Oates. Hantering av infertilitet på grund av avsaknad av vas deferens. Contemporary Ob/Gyn 2000;10:77-85.