Fachinformationen - Humangenetik

 

L A B O R I N F O R M A T I O N

 

Genetische Diagnostik bei Infertilität


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Bei etwa 15 Prozent der kinderlosen Paare in Deutschland besteht ein unerfüllter Kinderwunsch. Dessen Ursachen sind vielfältig und nicht selten sind genetische Faktoren hierfür verantwortlich. Die Möglichkeiten der Reproduktionsmedizin können vielen Paaren ihren Kinderwunsch erfüllen. Vorab oder aber zu Beginn der Fruchtbarkeitsbehandlung sollte eine humangenetische Abklärung empfohlen werden, um Chromosomenaberrationen oder Gendefekte als Ursache der Infertilität diagnostizieren zu können. Genetisch bedingte Faktoren der Infertilität finden sich bei etwa drei bis
fünf Prozent der Paare aus der Kinderwunschsprechstunde. Die Diagnostik ist dabei nicht nur für die Patienten selber zur Abklärung möglicher Ursachen der Infertilität wichtig, sondern auch im Hinblick auf eventuell bestehende Risikoerhöhungen für Chromosomenfehler und genetisch bedingte Erkrankungen bei Nachkommen.

 

Dementsprechend fordert die Richtlinie der Bundesärztekammer (2006) zur assistierten Reproduktion unter anderem eine genetische Beratung bei Fertilitätsstörungen und bei habituellen
Fehl- und Totgeburten.


Bisher sind mehrere hundert Genmutationen bekannt, die zu reproduktiven Problemen führen, darunter zahlreiche Syndrome. Die genetische Diagnostik unklarer Fertilitätsstörungen umfasst daher eine oder mehrere der folgenden Untersuchungen: Chromosomenanalyse, gegebenenfalls molekularzytogenetische (FISH) und molekulargenetische Diagnostik.

 

Genetische Diagnostik bei Mann:

Chromosomenanomalien:

Da bei infertilen Paaren vermehrt Chromosomenanomalien beobachtet werden, sollte zur weiteren Abklärung in der Regel zunächst eine Chromosomenanalyse bei beiden Partnern erfolgen.

Als auffällige Chromosomenbefunde werden beim Mann in Abhängigkeit vom Spermiogrammbefund
gefunden:
Bei Azoospermie: 13,1 % chromosomale Aberrationen, davon mit ca. 93% überwiegend gonosomale Aberrationen, vor allem 47, XXY (Klinefelter-Syndrom), auch Mosaikbefunde, seltener andere Chromosomenaberrationen Oligozoospermie 4,3 % chromosomale Aberrationen, vorwiegend die autosomalen Chromosomen betreffend, häufig Robertson-Translokationen, zum Beispiel t(13;14), seltener reziproke Translokationen, etc.

Nach TESE (testikulärer Spermienextraktion) und ICSI (intrazytoplasmatischer Spermieninjektion)
konnten einige Schwangerschaften bei Partnerinnen von Männern mit Klinefelter-Syndrom erzielt werden, insbesondere wenn die Diagnosestellung früh erfolgte und eine Spermatogenese noch sporadisch erhalten blieb. Das Vorliegen von Mosaikbefunden kann zudem die reproduktiven Chancen erhöhen. Es besteht ein leicht erhöhtes Risiko für Kinder mit gonosomalen Aberrationen.


Die Vererbungsmuster von Robertson-Translokationen sind komplex und abhängig von den beteiligten Chromosomen und dem Geschlecht des Trägers. Im Gegensatz zu Frauen liegt zum
Beispiel bei Männern mit einer Robertson- Translokation (13;14) das Risiko für Nachkommen
mit einer unbalancierten Translokation bei unter einem Prozent, da die Produktion abnormer Spermatozoen selektionsbedingt gering ist.
Bei Trägern von reziproken Translokationen variiert die Wahrscheinlichkeit für Nachkommen mit
aberrantem Chromosomensatz zwischen 0-50% in Abhängigkeit von den beteiligten Chromosomen
und der Größe der Rearrangements.

 

Indikation:
Infertilität unklarer Genese
Material:
5 ml unzentrifugiertes Heparinblut
Methode:
Karyotypisierung nach Kurzzeitkultivierung

Gendiagnostik:

Mikrodeletionen im Azoospermiefaktor (AZF)
Ca. 4-14% der Patienten mit einer nichtobstruktiven Oligozoospermie und ca. 11-18% der Patienten mit einer Azoospermie weisen mikroskopisch nicht erfassbare Mikrodeletionen in einer für die Spermatogenese essentiellen Region auf dem langen Arm des Y-Chromosoms (Yq11) auf. Diese wird in 3 Bereiche AZFa, AZFb und AZFc unterteilt:

Während der AZFa-Locus bereits in der Embryogenese und Kindheit für die Bereitstellung und Differenzierung von Spermatogonien von Bedeutung ist, spielen die AZFb- und AZFc-Loci bei der Spermienreifung eine Rolle. Somit führen Deletion von AZFa im Allgemeinen zum Fehlen von Keimzellen (Sertoli-cell-only-Syndrom, SCOS) ohne die Möglichkeit zur testikulären Spermienextraktion (TESE). Bei Deletionen der AZFb Region ist die Chance für das Auffinden von Spermien sehr gering, während die am häufigsten vorkommenden AZFc Mikrodeletion mit einem sehr variablen Phänotyp von Azoo- bis Oligozoospermie die größte Chance für eine erfolgreiche assistierte Reproduktion zeigen.
Zu beachten ist, dass bei männlichen Nachkommen wiederum Fertilitätsprobleme zu erwarten sind.

 

Indikation:
Infertile Männer mit nicht obstruktiver, idiopathischer Azoospermie, hochgradiger Oligozoospermie Material:
1-2 ml EDTA-Blut
Methode:
DNA-Isolierung mit anschließender Amplifikation von 6 „sequence-tagged sites“ (STS) aus den Regionen AZFa, AZFb und AZFc des YChromosoms. Nachweis der Deletion mittels Gelelektrophorese.

 

Mutationen im Gen für Cystische Fibrose (CF) CFTR-Gen

Die CF ist eine der häufigsten autosomal-rezessiv vererbten monogenen Erkrankungen in der kaukasischen Bevölkerung (Heterozygotenfrequenz 1:25). Über 1.600 Mutationen des CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator)-Gens wurden bislang beschrieben, wobei bestimmte Mutationen zu einer meist bilateralen Vas-deferens Aplasie (congenital bilateral aplasia of the vas deferens = CBAVD) mit oder ohne Manifestation einer CF führen können. So findet man bei ca. 65% der Patienten mit CBAVD Mutationen im CFTR-Gen. Dabei liegt allerdings meist ein anderes Mutationsspektrum vor, als bei der CF. Während bei den CF-Patienten die „schweren“ Mutationen dominieren, tritt bei dem größten Teil der CBAVDPatienten eine Compound-Heterozygotie für eine „schwere“ und eine „milde“ CFTR-Gen-Mutation auf, seltener wird eine Homozygotie für „milde“ Mutationen gefunden. Häufig sind Compound- Heterozygotie für R117H / ΔF508 oder für das 5TAllel in Kombination mit einer „schweren Mutation“.
Auch der Nachweis von nur einer, heterozygot vorliegenden Mutation ist möglich.


Indikation:
CF, Männer mit CBAVD, hochgradige Oligozoospermie, Azoospermie
Material:
1-2 ml EDTA-Blut
Methode:
Oligonucleotide Ligation Assay, Kapillarelektrophorese zum Nachweis der 33 in der kaukasischen Bevölkerung häufigsten Mutationen innerhalb des CFTR-Gens.

Empfehlung:

Partnerinnen von Patienten mit CBAVD und nachgewiesener Mutation im CFTR-Gen sollten aufgrund der hohen Heterozygotenfrequenz (Häufigkeit der Anlageträgerschaft in der Bevölkerung von 1:25) ebenfalls auf Mutationen im CFTR-Gen getestet werden.

 


Genetische Diagnostik bei der Frau:


Chromosomenanalyse


Chromosomenstörungen bei der Frau finden sich bei ca. 3,3-9,8 % aller infertilen Paare. Als häufigste Aberration ist das Ullrich-Turner- Syndrom (45,X) zu nennen. Bis zu 50 % der Trägerinnen zeigen Mosaikbefunde unter anderem mit strukturellen Aberrationen des X Chromosoms (39%), dem Y-Chromosom (6%) oder numerischen Aberrationen (7%). Bei einigen Mosaikbefunden (z.B. mos,45X/46,XX) kann es zur Keimzellbildung kommen. Da das Risiko für eine prämature Ovarialinsuffizienz (POI) bei Betroffenen erhöht ist, sollte eine rechtzeitige Realisierung eines Kinderwunsches empfohlen werden, beziehungsweise die Abklärung der ovariellen Reserve und gegebenenfalls Asservierung von Eizellen. Im Fall eines Mosaiks mit Anteilen des YChromosoms (SRY) ist ein erhöhtes Gonadoblastom-Risiko zu berücksichtigen.
Bei Frauen mit 47,XXX-Karyotyps (Inzidenz etwa 1:1000) ist die Fertilität in jungen Jahren gegeben, doch liegt ein erhöhtes Risiko für eine POI vor.
Bei infertilen/subfertilen Frauen werden auch vermehrt strukturelle Chromosomenaberrationen gefunden, allerdings seltener als bei infertilen Männern. Betreffen sie das X-Chromosom, können sie ein erhöhtes Risiko für eine POI bedingen.

 

Das Risiko für chromosomal kranke Kinder bei elterlichen strukturellen Chromosomenveränderungen muss je nach Art der Chromosomenaberration beurteilt werden. Bei gonosomalen numerischen Aberrationen liegt in der Regel kein gegenüber der Durchschnittsbevölkerung erhöhtes Wiederholungsrisiko vor.


Indikation:
Infertilität unklarer Genese
Material:
5 ml unzentrifugiertes Heparinblut
Methode:
Karyotypisierung nach Kurzzeitkultivierung


Gendiagnostik:
FMR1 (Fragile X mental Retardation 1)-Gen


Als Ursache für einen frühen Eintritt der Menopause vor dem 40. Lebensjahr findet sich bei ca. 10-15% der betroffenen Frauen eine Verlängerung eines Triplettrepeats im FMR1-Gen im Sinn einer Prämutation. In der Eizellreifung kann es zur weiteren Verlängerung des CGG-Triplettrepeats in den Bereich der Vollmutation kommen. Dieses Gen ist ursächlich für das Fragile-X-Syndrom (FraXSyndrom), der häufigsten monogen bedingten Ursache einer Entwicklungsverzögerung und
mentalen Retardierung. Aufgrund der Xchromosomalen Vererbung findet sich das Vollbild der Erkrankung bei betroffenen Jungen und Männern, seltener bei Mädchen und Frauen.
FMR1-Prämutationsträgerinnen haben ein Risiko von ca. 20% für eine POI. Außerdem ist das Risiko
für ein „Fragile X Related Tremor/Ataxia Syndrome“(FXTAS) erhöht. Prämutationsträgerinnen haben
ein erhöhtes Risiko für Nachkommen mit einer mentalen Retardierung [fra(X)-Syndrom].

 

Indikation:
Frauen mit Fertilitätsstörungen und erhöhten FSHWerten vor dem 40. Lebensjahr oder POI/Menopause bei zwei Familienmitgliedern bei unauffälligem Karyogramm
Material:
10 ml EDTA Blut
Methode:
DNA-Amplifikation (PCR) des variablen Bereichs im Exon 1 des FMR1-Gens zum Nachweis einer CGGExpansion, Fragmentlängenanalyse mittels Kapillarelektrophorese, gegebenenfalls Southern Blot nach EcoRI / EagI-Restriktionsverdau

 

 

21-Hydroxylasedefizienz (Cyp21A2-Gen)

Beim Adrenogenitalen Syndrom (AGS) handelt es sich um eine autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung, die überwiegend durch Mutationen im 21-Hydroxylase-Gen (CYP21A2) auf Chromosom 6p21.3 verursacht wird. Klinisch unterscheidet man das klassische kongenitale AGS von der late-onset Form (Prävalenz 1:1000), wobei sich Letzteres bei erwachsenen Frauen vor allem durch polyzystische Ovarien, Zyklusstörungen und Oligo-Amenorrhoe, Hirsutismus und Akne manifestieren kann. Verursacht wird das late-onset AGS durch Homozygotie einer "milden" Mutation oder durch
kombinierte Heterozygotie einer "milden" und einer"schweren" Mutation im 21-Hydroxylase-Gen.
Indikation:
Verdacht auf 21-Hydroxylase-Defizienz (late-onset Form)
Material:
5 ml EDTA Blut
Methode:
Sequenzierung des CYP21A2-Gens, Multiplex Ligation-dependent Probe Amplifikation (MLPA)
Empfehlung:
Im Fall einer Homozygotie oder Compound- Heterozygotie sollte unbedingt der Partner untersucht werden, da die Heterozygotenfrequenz in Zentraleuropa bei 1:50 liegt. Erhält ein Kind von beiden Elternteilen eine „schwere“ Mutation, kann es am kongenitalen AGS erkranken. Bei spezifischen Fertilitätsstörungen oder Syndromverdacht können weitere gezielte Analysen angezeigt sein.

Hinweis:
Ausnahmekennziffer: 32010
Schriftliche Einwilligungserklärung gemäß GenDG erforderlich

 

Literatur

assistierten Reproduktion – Novelle 2006. Dtsch Arztebl 2006;
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Reproduktionsmedizin: Empfehlungen zur genetischen
Diagnostik bei Kinderwunschpaaren. J Reproduktionsmed.
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und Fragiles-X assoziiertes Tremor/Ataxie Syndrom. medgen
2009b; 21: 276 –83 (auch unter www.gfhev.de ).

 

GfH Leitlinie zur Molekulargenetischen Diagnostik der
Cystischen Fibrose.medgen 2009a; 21:268–75 (auch unter
www.gfhev.de ).

 

DGGG, (2010) Leitlinie zur Diagnostik und Therapie beim
wiederholten Spontanabort
http://www.dggg.de/fileadmin/public_docs/Leitlinien/2-2-2-wsa-
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Wieacker P.: Genetic Aspects of Premature Ovarian Failure. J
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Pildner von Steinburg S et al.: Recurrent spontaneous abortions
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