Definizione

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La frammentazione del DNA spermatozoario indica una situazione di rottura dell’integrità del DNA dello spermatozoo. Tale indagine viene condotta in laboratori andrologici specializzati ed è normalmente  richiesta in particolari condizioni anamnestiche (aborti ripetuti, insuccesso tecniche di procreazione assistita) o in particolari patologie del liquido seminale.

Le cause di frammentazione patologica

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Il danno può interessare il DNA mitocondriale o nucleare degli spermatozoi ed occorre per cinque meccanismi principali:
• 
  1) Morte cellulare programmata (apoptosi) durante la spermatogenesi
  2) Rottura del DNA durante la spermiogenesi
  3) Stress causato dai radicali liberi (ROS) durante il transito nell’epididimo.
• 4) Azione di specifici enzimi (caspasi; endonucleasi)
  5) Azione di agenti esterni, come chemioterapici, radioterapici o agenti tossici (fumo, droghe)

Cause di frammentazione del DNA includono:

• il fumo di sigaretta;
• malattie generali;
• ipertermia;
• inquinamento;
• varicocele.

L’indicazione principale per questo test è la infertilità inspiegata.

Spermatozoi prelevati dal testicolo mostrano livelli di frammentazione minori rispetto agli spermatozoi presenti nel liquido seminale, dunque in ripetuti fallimenti o aborti senza altra causa apparente la ICSI con spermatozoi dal testicolo può essere proposta. E' noto inoltre che nei pazienti oligozoospermici il tasso di alterazioni cromosomiche negli spermatozoi testicolari e’ più elevato che negli spermatozoi su eiaculato.

Frammentazione e fecondazione assistita

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La frammentazione è legata ad un ridotta fertilità naturale ed anche ad un ridotto tasso di gravidanze ottenute in seguito a tecniche di IUI o FIVET. Al contrario  il tasso di gravidanze ottenute con la ICSI non è influenzato dalla frammentazione del DNA spermatico. Tuttavia il tasso di frammentazione è correlato sia nella FIVET che nella ICSI con un aumentato rischio di interruzione spontanea di gravidanza.

Gli spermatozoi con un danno al DNA riescono ugualmente a fertilizzare con efficienza gli ovociti. Normalmente l’ovocita ha la capacità di ripristinare alcuni danni del DNA dello spermatozoo; questa abilità è strettamente connessa alla qualità del citoplasma e del genoma dell’ovocita stesso, entrambi fattori legati all’età materna.
Secondo molti studi il danno del DNA spermatico, se non corretto, manifesta maggiormente la sua azione negativa durante o dopo l’impianto, fenomeno detto effetto paterno tardivo. Infatti la maggior parte degli studi affermano che l’effetto del danno al DNA si manifesta tardivamente, con aumentati tassi di aborto. Resta invece ancora da stabilire l’effetto della frammentazione del DNA degli spermatozoi sullo sviluppo embrionale e sul successivo impianto.

Tra tutte le metodiche di fecondazione assistita (IUI,FIVET, ICSI), la ICSI è quella meno influenzata dalla frammentazione del DNA spermatozoario e quindi quella di elezione in questi casi.

Analisi del DNA spermatozoario: frammentazione

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Gli spermatozoi, come tutte le cellule dell’organismo, contengono il messaggio genetico nella forma di cromosomi, che contengono il “codice” nella forma di un acido, l’acido desossiribonucleico, il DNA.

In caso di spermatozoi sofferenti, il DNA si può frammentare, perdendo la sua integrità funzionale, e dunque portando a difetti funzionali dello spermatozoo.

L’analisi del DNA spermatico serve a stabilire il grado di frammentazione del DNA degli spermatozoi, che si riscontra nel 5% dei maschi con liquidi seminali normali e nel 25% dei maschi con analisi del liquido seminale anormali.

Si possono considerare due tipi di test differenti.

1. Misurano direttamente il danno agli spermatozoi:

• 
  TUNEL, TdT-mediated-dUTP Nick End Labeling;
  COMET Assay.

2. Misurano il danno agli spermatozoi dopo denaturazione:

• 
  SCSA, Sperm Chromatin Structure Assay;
  SCD test, Sperm Chromatin Dispersion test. 
   

Non esiste una metodica migliore delle altre, Sebbene le diverse metodiche si basino su principi e protocolli differenti. Ciò premesso, la scelta può quindi essere indirizzata verso le metodiche che non utilizzano grandi strumenti e quindi più economiche per il paziente.

Selezione degli spermatozoi non frammentati

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Diverse metodiche sono state proposte per cercare di selezionare in laboratorio gli spermatozoi non frammentati.

• 1) Microbiglie coniugate con l’anessina V: gli spermatozoi in apoptosi vengono divisi da quelli vitali grazie ad un legame specifico con delle microbiglie.
  2) IMSI, Iniezione Intracitoplasmatica di Spermatozoi Morfologicamente selezionati: con un microscopio ad elevato ingrandimento si selezionano gli spermatozoi con le migliori caratteristiche morfologiche della testa.
  3) HA Test, test di legame degli spermatozoi all’Acido Ialuronico: solo gli spermatozoi maturi e con ridotta frammentazione esprimono i recettori per legare l’HA.
  4) Tecnologia CLASS: vengono osservate le strutture subcellulari con l’ausilio della microscopia confocale.

Terapie proposte

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I trattamenti fino ad ora proposti per ridurre la frammentazione del DNA sono empirici e con limitato valore clinico.

In primo luogo è necessario evitare il contatto con sostanze tossiche (fumo, farmaci, droghe) e l’esposizione a fonti eccessive di calore. Sicuramente osservare una dieta ricca in frutta e verdura e, in taluni casi, l’assunzione di vitamine, sebbene i dati in letteratura non confermino il loro benefico effetto in termini riproduttivi.

Il trattamento delle infezioni del liquido seminale può ridurre la frammentazione e, secondo alcuni studi, l'intervento di varicocelectomia può essere utile.

Bibliografia

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ASRM. The clinical utility of sperm DNA integrity testing. Fertil Steril 2008;90:S178-S180.

Collins JA, et al. Do sperm DNA integrity tests predict pregnancy with in vitro fertilization? Fertil Steril 2008;89:823-31.

Evenson D, Wixon R. Meta-analysis of sperm DNA fragmentation using the sperm chromatin structure assay. Reprod Biomed Online 2006;12:466-72.

Autore

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Dott. Caterina Lucchini, Biotecnologo

Iscritta all'Ordine dei Biologi di Roma

Responsabile del Laboratorio Centro di Procreazione Assistita

Clinica Nuova Villa Claudia

Via Flaminia Nuova 280, Roma

Tel. 338 899 74 73

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