Новая вариация количества копий CATSPER2 вызывает идиопатическое мужское бесплодие при нормальных показателях спермограммы

Выявлен случай нарушения проводимости по каналу CATSPER сперматозоидов, который привёл к бесплодию на фоне нормальных показателей спермограммы.

Вопрос исследования

Ассоциированы ли генетические аномалии гена CATSPER (катионные каналы сперматозоидов) с идиопатическим мужским бесплодием с нормальными показателями спермограммы и, если это так, как они влияют на мужскую фертильность?

Краткий ответ

Новая вариация количества копий (ВКК) CATSPER2 вызывает идиопатическое мужское бесплодие с нормальными показателями спермограммы, нарушая способность сперматозоидов проникать в вязкую среду, проходить гиперактивацию и отвечать на прогестерон.

Что уже известно

CATSPER является главным Ca2+-каналом, опосредующим попадание внеклеточных ионов Ca2+ в сперматозоиды. Несмотря на то, что в нескольких клинических наблюдениях предполагалась причинно-следственная связь между нарушением функционирования CATSPER и мужским бесплодием, пока остаётся непонятным, ассоциированы ли генетические аномалии в генах CATSPER с идиопатическим мужским бесплодием при нормальных показателях спермограммы.

Дизайн, объём и продолжительность исследования

Сперматозоиды были получены у мужчин, посетивших медицинский центр репродукции в Jiangxi Provincial Maternal and Child Health Hospital (Наньчан, Цзянси, Китай) с января 2014 г. по июнь 2016 г. В целом, 120 мужчин из бесплодных пар и 20 здоровых доноров были отобраны для участия в исследовании на основании нормальных показателей спермограммы.

Участники / материалы, условия, методы

Потоки CATSPER и KSPER оценивались с помощью метода локальной фиксации потенциала целых клеток. Секвенирование целого генома и тест на ВКК TaqMan® выполнялись для определения генетических вариаций. Уровни экспрессии генов, кодирующих комплекс CATSPER, измерялись с помощью количественной ПЦР в реальном времени и вестерн-блоттинга. Характеристики подвижности сперматозоидов и гиперактивация оценивались с помощью системы компьютер-ассистированного анализа спермы (CASA).

Ответ сперматозоидов на прогестерон, оцениваемый по повышению потока CATSPER и внутриклеточной концентрации  Ca2+ ([Ca2+]i), а также индуцирование способности к пенетрации и акросомальной реакции оценивались с помощью метода локальной фиксации потенциала целых клеток, визуализации [Ca2+]i в единичном сперматозоиде, теста пенетрации в метилцеллюлозу и окрашивания хлортетрациклином соответственно.

Основные результаты и влияние случайности

Был выявлен бесплодный мужчина с полным нарушением потока по CATSPER. У этого человека была новая ВКК, при которой нарушена одна копия гена в регионе 43894500–43950000 хромосомы 15 (GRCh37.p13 Primary Assembly, nsv3067119), содержащем полную последовательность ДНК CATSPER2. Эта ВКК влияла на экспрессию CATSPER2, что приводило к серьёзному снижению уровня белков CATSPER2 в сперматозоидах человека.

Несмотря на то, что у этого человека были нормальные показатели спермограммы, его сперматозоиды имели нарушенную способность к пенетрации, дефицит гиперактивации и отсутствие ответа на прогестерон в плане потенциации моновалентного тока, усиления [Ca2+]i, усиления способности к пенетрации и индукции акросомальной реакции, что может объяснить идиопатическое бесплодие у этого мужчины.

Ограничения и причины для осторожности

Наши результаты требуют обнаружения большего количества случаев, чтобы подтвердить то, что ВКК CATSPER2, выявленная в этом исследовании, является причиной идиопатического мужского бесплодия с нормальными показателями спермограммы. Требуется осторожность в том, чтобы экстраполировать этот ВКК как потенциальный биомаркер идиопатического мужского бесплодия.

Более широкие выводы из полученных результатов

Обнаружение уникального случая с выключением CATSPER у человека не только подтверждает важную роль CATSPER в опосредовании ответа на прогестерон и регуляции гиперактивации в человеческих сперматозоидах, но и говорит о том, что нарушение потока по CATSPER является значимым фактором в развитии идиопатического мужского бесплодия.

Финансирование исследования / конфликт интересов

Это исследование финансировалось National Natural Science Foundation of China (81771644 и 31400996 для T.L.; 31230034 для X.Z.); National Basic Research Program of China (973 Program, 2015CB943003 для X.Z.); National Key Research and Development Program of China (2016YFC1000905 для T.L.); Natural Science Foundation of Jiangxi, China (20121BBG70021 и GJJ12015 для X.Z.; 20161BAB204167 и 20171ACB21006 для T.L.) и открытым проектом National Population and Family Planning Key Laboratory of Contraceptives and Devices Research (No. 2016KF07 для T.L.). Авторы о конфликте интересов не заявляют.

Tao Luo, Hou-yang Chen, Qian-xing Zou, Tao Wang, Yi-min Cheng, Hua-feng Wang, Fang Wang, Zhong-lin Jin, Ying Chen, Shi-qi Weng, Xu-hui Zeng

Human Reproduction, March 2019, Volume 34, Issue 3, Pages 414–423

DOI: 10.1093/humrep/dey377