SpringerLink
Log in

Genetik und männliche Infertilität

Genetics and male infertility

  • Leitthema
  • Published:
Die Gynäkologie Aims and scope

Zusammenfassung

Bei etwa der Hälfte der von Infertilität betroffenen Paare wird eine klinisch-deskriptive Diagnose aufseiten des Mannes gestellt. Genetische Analysen können dazu beitragen, eine kausale Diagnose zu stellen, die individuelle Beratung und Behandlung des Paares zu ermöglichen und daraus Therapieentscheidungen abzuleiten. Je nach klinischem Befund sind eine Chromosomenanalyse, Screening nach Y‑chromosomalen AZF-Deletionen (AZF: Azoospermiefaktor) sowie Panel-Untersuchungen von mehreren Genen indiziert. Vor Durchführung einer assistierten Reproduktion sollte, nach Ausschluss anderer Ursachen und unabhängig von den folgenden spezifischen Indikationen, bei beiden Partnern eine Chromosomenanalyse erfolgen. Häufige Ursachen für männliche Infertilität sind das Klinefelter-Syndrom (47,XXY), chromosomale Translokationen, Deletionen der AZF-Region sowie die obstruktive Azoospermie aufgrund von biallelischen pathogenen Varianten (Mutationen) im CFTR-Gen. In den letzten Jahren wurde eine Reihe von Genen identifiziert, die mit morphologischen und funktionellen Auffälligkeiten der Spermien assoziiert sind. Darüber hinaus sind mittlerweile einige Gene bekannt, in denen Mutationen ursächlich für eine nichtobstruktive Azoospermie (NOA) oder einen kongenitalen hypogonadotropen Hypogonadismus (CHH) sind. Der Nachweis der genetischen Ursache der Infertilität ermöglicht das Abschätzen der Erfolgschancen einer Kinderwunschbehandlung und erlaubt es, die Wiederholungsrisiken für Nachkommen anzugeben.

Abstract

In around half of couples affected by infertility, a descriptive diagnosis can be established in the male partner. Genetic analyses can help to establish a causal diagnosis, enable individual counseling and treatment of the couple, and guide treatment decisions. Based on the clinical findings, chromosomal analysis, screening for Y chromosome azoospermia factor (AZF) deletions, and panel analyses of multiple genes are indicated. Before medically assisted reproduction (MAR) and after exclusion of other causes, a chromosomal analysis should be conducted in both partners, independent of the following, specific indications. Common genetic causes for male infertility are Klinefelter syndrome (47,XXY), chromosomal translocations, Y chromosome AZF microdeletions, and obstructive azoospermia due to bi-allelic pathogenic variants (mutations) in the CFTR gene. In recent years, a number of genes in association with morphological and functional aberrations of sperm have been identified. In addition, several genes are known to be associated with non-obstructive azoospermia (NOA) and congenital hypogonadotropic hypogonadism (CHH). The detection of the underlying genetic cause of male infertility helps to estimate the chances for MAR treatments and the recurrence risk for the offspring of affected men.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Subscribe and save

Springer+ Basic
EUR 32.99 /Month
  • Get 10 units per month
  • Download Article/Chapter or Ebook
  • 1 Unit = 1 Article or 1 Chapter
  • Cancel anytime
Subscribe now

Buy Now

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Abb. 1
Abb. 2

Literatur

  1. Agarwal A, Mulgund A, Hamada A, Chyatte MR (2015) A unique view on male infertility around the globe. Reprod Biol Endocrinol 13:37. https://doi.org/10.1186/s12958-015-0032-1

    Article  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  2. Bieth E, Hamdi SM, Mieusset R (2021) Genetics of the congenital absence of the vas deferens. Hum Genet 140:59–76. https://doi.org/10.1007/s00439-020-02122-w

    Article  PubMed  Google Scholar 

  3. Butz H, Nyírő G, Kurucz PA et al (2021) Molecular genetic diagnostics of hypogonadotropic hypogonadism: from panel design towards result interpretation in clinical practice. Hum Genet 140:113–134. https://doi.org/10.1007/s00439-020-02148-0

    Article  PubMed  Google Scholar 

  4. Cai H, Qing X, Niringiyumukiza JD et al (2019) CFTR variants and renal abnormalities in males with congenital unilateral absence of the vas deferens (CUAVD): a systematic review and meta-analysis of observational studies. Genet Med 21:826–836. https://doi.org/10.1038/s41436-018-0262-7

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  5. Cangiano B, Swee DS, Quinton R, Bonomi M (2021) Genetics of congenital hypogonadotropic hypogonadism: peculiarities and phenotype of an oligogenic disease. Hum Genet 140:77–111. https://doi.org/10.1007/s00439-020-02147-1

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  6. Chen X, Zhou C (2022) Reciprocal translocation and Robertsonian translocation in relation to semen parameters: a retrospective study and systematic review. Andrologia 54:e14262. https://doi.org/10.1111/and.14262

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  7. Dam AHDM, Feenstra I, Westphal JR et al (2007) Globozoospermia revisited. Hum Reprod Update 13:63–75. https://doi.org/10.1093/humupd/dml047

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  8. Greco E, Scarselli F, Minasi MG et al (2013) Birth of 16 healthy children after ICSI in cases of nonmosaic Klinefelter syndrome. Hum Reprod 28:1155–1160. https://doi.org/10.1093/humrep/det046

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  9. Houston BJ, Riera-Escamilla A, Wyrwoll MJ et al (2021) A systematic review of the validated monogenic causes of human male infertility: 2020 update and a discussion of emerging gene-disease relationships. Hum Reprod Update 28:15–29. https://doi.org/10.1093/humupd/dmab030

    Article  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  10. Khelifa BM, Zouari R, Harbuz R et al (2011) A new AURKC mutation causing macrozoospermia: implications for human spermatogenesis and clinical diagnosis. Mol Hum Reprod 17:762–768. https://doi.org/10.1093/molehr/gar050

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  11. Krausz C, Hoefsloot L, Simoni M, Tüttelmann F (2014) EAA/EMQN best practice guidelines for molecular diagnosis of Y‑chromosomal microdeletions: State-of-the-art 2013. Andrology 2:5–19. https://doi.org/10.1111/j.2047-2927.2013.00173.x

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  12. Krausz C, Riera-Escamilla A (2018) Genetics of male infertility. Nat Rev Urol 15:369–384. https://doi.org/10.1038/s41585-018-0003-3

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  13. Lucas JS, Davis SD, Omran H, Shoemark A (2020) Primary ciliary dyskinesia in the genomics age. Lancet Respir Med 8:202–216. https://doi.org/10.1016/S2213-2600(19)30374-1

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  14. Plotton I, Giscard d’Estaing S, Cuzin B et al (2015) Preliminary results of a prospective study of testicular sperm extraction in young versus adult patients with nonmosaic 47,XXY Klinefelter syndrome. J Clin Endocrinol Metab 100:961–967. https://doi.org/10.1210/jc.2014-3083

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  15. Rudnik-Schöneborn S, Messner M, Vockel M et al (2020) Andrological findings in infertile men with two (biallelic) CFTR mutations: results of a multicentre study in Germany and Austria comprising 71 patients. Hum Reprod. https://doi.org/10.1093/humrep/deaa348

    Article  Google Scholar 

  16. Simoni M, Tüttelmann F, Gromoll J, Nieschlag E (2008) Clinical consequences of microdeletions of the Y chromosome: the extended Münster experience. Reprod Biomed Online 16:289–303. https://doi.org/10.1016/s1472-6483(10)60588-3

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  17. Strünker T, Goodwin N, Brenker C et al (2011) The CatSper channel mediates progesterone-induced Ca2+ influx in human sperm. Nature 471:382–386. https://doi.org/10.1038/nature09769

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  18. Toth B, Baston-Büst DM, Behre HM et al (2019) Diagnosis and Therapy Before Assisted Reproductive Treatments. Guideline of the DGGG, OEGGG and SGGG (S2k Level, AWMF Register Number 015-085, February 2019)—Part 1, Basic Assessment of the Woman. Geburtshilfe Frauenheilkd 79:1278–1292. https://doi.org/10.1055/a-1017-3389

    Article  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  19. Touré A, Martinez G, Kherraf Z‑E et al (2021) The genetic architecture of morphological abnormalities of the sperm tail. Hum Genet 140:21–42. https://doi.org/10.1007/s00439-020-02113-x

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  20. Tu C, Nie H, Meng L et al (2020) Novel mutations in SPEF2 causing different defects between flagella and cilia bridge: the phenotypic link between MMAF and PCD. Hum Genet 139:257–271. https://doi.org/10.1007/s00439-020-02110-0

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  21. Tüttelmann F, Ruckert C, Röpke A (2018) Disorders of spermatogenesis: Perspectives for novel genetic diagnostics after 20 years of unchanged routine. Medizinische Genet 30:12–20. https://doi.org/10.1007/s11825-018-0181-7

    Article  CAS  Google Scholar 

  22. World Health Organization (2021) WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen, Sixth Edition. Aufl.

    Google Scholar 

  23. Wyrwoll MJ, Temel ŞG, Nagirnaja L et al (2020) Bi-allelic mutations in M1AP are a frequent cause of meiotic arrest and severely impaired spermatogenesis leading to male infertility. Am J Hum Genet 107:342–351. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2020.06.010

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  24. Zhang L, Mao J‑M, Li M et al (2021) Poor intracytoplasmic sperm injection outcome in infertile males with azoospermia factor c microdeletions. Fertil Steril 116:96–104. https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2021.01.025

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  25. Zhang Y, Malekpour M, Al-Madani N et al (2007) Sensorineural deafness and male infertility: a contiguous gene deletion syndrome. J Med Genet 44:233–240. https://doi.org/10.1136/jmg.2006.045765

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Institut für Reproduktionsgenetik, Universität Münster, Vesaliusweg 12–14, 48149, Münster, Deutschland

    Frank Tüttelmann

Authors
  1. Margot J. Wyrwoll
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Frank Tüttelmann
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Frank Tüttelmann.

Ethics declarations

Interessenkonflikt

M.J. Wyrwoll und F. Tüttelmann geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

Additional information

Redaktion

Thomas Strowitzki, Heidelberg

Klaus Diedrich, Lübeck

figure qr

QR-Code scannen & Beitrag online lesen

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Wyrwoll, M.J., Tüttelmann, F. Genetik und männliche Infertilität. Gynäkologie 55, 401–408 (2022). https://doi.org/10.1007/s00129-022-04946-1

Download citation

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00129-022-04946-1

Schlüsselwörter

Keywords

Search

Navigation