Freqüència i origen d'anomalies meiòtiques en individus fèrtils: Mecanismes de no disjunció

Abstract

Les anomalies cromosòmiques a l'espècie humana són la causa principal de retard mental, retard del desenvolupament, infertilitat i esterilitat, afectant al voltant d'un 50% dels avortaments espontanis, un 6% de les morts perinatals i un 1% dels nounats. Un 86% d'aquestes anomalies s'originen durant la meiosi, però les seves freqüències i mecanismes d'origen han estat poc estudiats degut a la dificultat en l'obtenció del material d'estudi. La majoria d'estudis meiòtics s'han dut a terme en sèries d'individus infèrtils per diagnosticar l'etiologia de la seva infertilitat. Els objectius principals d'aquest treball són determinar la freqüència basal d'anomalies cromosòmiques meiòtiques en espermatòcits I de 17 individus fèrtils amb la tinció amb DAPI i descriure els mecanismes que les originen, especialment els mecanismes de no disjunció, aplicant la tècnica de FISH múltiplex (M-FISH) a espermatòcits I i II de tres d'aquests individus. A més, s'han analitzat els espermatòcits (M-FISH) i espermatozoides (FISH amb sondes) d'un individu amb infertilitat d'origen meiòtic per determinar l'origen de les seves anomalies meiòtiques. La freqüència total d'anomalies meiòtiques en espermatòcits I d'individus fèrtils era del 27%, sent les anomalies més comuns els errors sinàptics (23%), seguit de les anomalies estructurals (3%) i numèriques (1%). Els individus fèrtils són una població heterogènia respecte la freqüència d'anomalies meiòtiques, degut a la variabilitat interindividual en la freqüència de cromosomes sexuals dissociats. Els mecanismes que originen aneuploïdies a meiosi I són majoritàriament la no disjunció aquiasmàtica i la separació prematura de cromàtides germanes (PSSC). En aquest estudi s'han descrit per primera vegada a l'espermatogènesi humana la PSSC a meiosi I i la PSSC equilibrada a meiosi II. S'ha detectat un increment en la freqüència d'anomalies meiòtiques en individus fèrtils en relació amb les dades publicades en dècades anteriors, possiblement per l'aparició de nous factors de risc a la població.

Chromosome abnormalities in humans are the leading cause of mental and physical disabilities, infertility and sterility, and they affect around 50% of spontaneous abortions, 6% of stillbirths and 1% of livebirths. Eighty-six percent of these abnormalities originate during meiosis but, to date, few studies have analyzed their frequencies and causal mechanisms due to the difficult access to the sample material. Most meiotic studies have been carried out in series of infertile patients to diagnose the aetiology of infertility. The main objectives of the present study are to determine the basal frequencies of meiotic chromosome abnormalities in spermatocytes from 17 fertile individuals with DAPI staining and to describe the causal mechanisms, especially nondisjunction mechanisms, by applying the multiplex FISH (M-FISH) technique to spermatocyte I and II from three of these individuals. Moreover, spermatocytes (M-FISH technique) and spermatozoa (FISH technique) from a patient with infertility were examined to determine the origin of his meiotic abnormalities. The overall frequency of meiotic abnormalities in spermatocytes I from fertile men was 27%, principally meiotic errors (23%), followed by structural (3%) and numerical abnormalities (1%). Fertile men are a heterogeneous population with regard to the frequency of meiotic abnormalities, due to interindividual variability in the frequency of dissociated sex chromosomes. The main mechanisms leading to aneuploidies in meiosis I are achiasmate nondisjunction and premature separation of sister chromatids (PSSC). The present study describes for the first time in human spermatogenesis both PSSC in meiosis I and balanced PSSC in meiosis II. We detected an increase in the frequencies of meiotic abnormalities in fertile men compared with the data published in the 1970s, probably caused by new risk factors in the population.