ارتباط متیلاسیون ژن GTL2 با پارامترهای اسپرمی انسان
محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری
فوزیه کرمی هزارچشمه
1
,
پریچهره یغمایی
2
,
نسیم حیاتی رودباری
3
,
خیراله یاری
4
*
1 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
3 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
4 - مرکز تحقیقات بیولوژی پزشکی، پژوهشکده فناوری های سلامت، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران
کلید واژه: : متیلاسیون, ناباروری مردان, DNA اسپرم, ژن GTL2,
چکیده مقاله :
ناباروری مردان یک مشکل پیچیده چندعاملی است که حدود 7 درصد از مردان و 15 درصد از زوجها را در سراسر جهان با آسیب شناسی چند عاملی مانند عوامل محیطی، ژنتیکی و اپی ژنتیکی تحت تأثیر قرار میدهد. به طور کلی، متیلاسیون غیرطبیعی ژن‌های imprinted در DNA اسپرم با پارامترهای ضعیف مایع منی مرتبط است. در این مطالعه، وضعیت متیلاسیون DNA ژن imprinting (GTL2) در مناطق متیله متفاوت(DMRs) در نمونه‌های مایع منی مردان نابارور بررسی شد. DNA اسپرم از 30 مرد نابارور و 15 مرد بارور سالم استخراج شد. به دنبال اصلاح DNA ها توسط تیمار بی سولفیت سدیم، وضعیت متیلاسیون ژن GTL2 در MDRs توسط qMS-PCR ارزیابی شد. یک همبستگی منفی بین متیلاسیون GTL2 با تعداد اسپرم (020/0=p ؛ 345/0- =p ) و غلظت اسپرم (015/0=p ؛361/0-=r) همه بیماران مشاهده شد. در مجموع، وضعیت متیلاسیون DNA غیرطبیعی GTL2-DMRs ممکن است نشانگر تشخیصی اپی ژنتیکی ناباروری مردان باشد. تحقیقات بیشتری برای دنبال کردن مکانیسم‌های دیگر مؤثر بر متیلاسیون در نمونه‌های مایع منی و تأثیر آنها بر ناباروری انسان مورد نیاز است.
Male infertility is a complex multifactorial problem that affects approximately 7% of men and 15% of couples worldwide with multifactorial pathology such as environmental, genetic, and epigenetic factors. In general, abnormal methylation of imprinted genes in sperm DNA is associated with poor semen parameters. In this study, the DNA methylation status of the imprinting Gene trap locus 2 (GTL2) gene at differentially methylated regions (DMRs) was assessed in the semen samples of infertile men. Sperm DNA was extracted from 30 infertile, and 15 healthy fertile men. Following the modification of DNA by sodium bisulfite treatment the methylation status of the GTL2 gene at MDRs was evaluated by qMS-PCR. A negative correlation between GTL2 methylation and sperm count (p = 0.020; p = -0.345) and sperm concentration (r = -0.361; p = 0.015) was observed in all patients. Taken together, the abnormal DNA methylation status of GTL2-DMRs may be an epigenetic diagnostic marker of male infertility. Further research is needed to pursue other mechanisms affecting methylation in semen samples and their impact on human infertility.
1. Bruno C., Blagoskonov O., Barberet J., Guilleman M., Daniel S., Tournier B., Binquet C., Choux C., Fauque P. 2018. Sperm imprinting integrity in seminoma patients? Clinical Epigenetics, 10(1):1-9.
2. Cannarella R., Crafa A., Condorelli R.A, Mongioì L.M., La Vignera S., Calogero A.E. 2021. Relevance of sperm imprinted gene methylation on assisted reproductive technique outcomes and pregnancy loss: A systematic review. Systems Biology in Reproductive Medicine, 67(4):251-259.
3. Gunes S. Esteves S.C. 2021. Role of genetics and epigenetics in male infertility. Andrologia, 53(1):e13586.
4. Houshdaran S., Cortessis V.K., Siegmund K., Yang A., Laird P.W., Sokol R.Z. 2007. Widespread epigenetic abnormalities suggest a broad DNA methylation erasure defect in abnormal human sperm. PloS One, 2(12):e1289-1297.
5. Jazayeri M., Alizadeh A., Sadighi M., Eftekhari-Yazdi P., Sharafi M., Shahverdi A. 2022. Underestimated aspects in male infertility: epigenetics is a new approach in men with obesity or diabetes: A review. International Journal of Fertility and Sterility, 16(3):132-139.
6. Kagami M., Mizuno S., Matsubara K., Nakabayashi K., Sano S., Fuke T., Fukami M., Ogata T. 2015. Epimutations of the IG-DMR and the MEG3-DMR at the 14q32. 2 imprinted region in two patients with Silver–Russell syndrome-compatible phenotype. European Journal of Human Genetics, 23(8):1062-1067.
7. Khambata K., Raut S., Deshpande S., Mohan S., Sonawane S., Gaonkar R., Ansari Z., Datar M., Bansal V., Patil A., Warke H., Balasinor N.H. 2021. DNA methylation defects in spermatozoa of male partners from couples experiencing recurrent pregnancy loss. Human Reproduction, 36(1):48-60.
8. Kobayashi H., Sato A., Otsu E., Hiura H., Tomatsu C., Utsunomiya T., Sasaki H., Yaegashi N., Arima T. 2007. Aberrant DNA methylation of imprinted loci in sperm from oligospermic patients. Human Molecular Genetics, 16(21):2542-2551.
9. Lazaraviciute G., Kauser M., Bhattacharya S., Haggarty P., Bhattacharya S. 2014. A systematic review and meta-analysis of DNA methylation levels and imprinting disorders in children conceived by IVF/ICSI compared with children conceived spontaneously. Human Reproduction Update, 20(6):840-852.
10. Mani S., Ghosh J., Coutifaris C., Sapienza C., Mainigi M. 2020. Epigenetic changes and assisted reproductive technologies. Epigenetics, 15(1-2):12-25.
11. Marques C.J., Carvalho F., Sousa M., Barros A. 2004. Genomic imprinting in disruptive spermatogenesis. The Lancet, 363(9422):1700-1702.
12. Marzouni E.T., Ilkhani H., Beigi Harchegani A., Shafaghatian H., Layali I., Shahriary A. 2022. Epigenetic modifications, a new approach to male infertility etiology: a review. International Journal of Fertility and Sterility, 16(1):1-12.
13. Montjean D., Ravel C, Benkhalifa M, Cohen-Bacrie P, Berthaut I, Bashamboo A, McElreavey K. 2013. Methylation changes in mature sperm deoxyribonucleic acid from oligozoospermic men: assessment of genetic variants and assisted reproductive technology outcome. Fertility and Sterility, 100(5):1241-1247.
14. Organization WHO. 2021. WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen. 2021: World Health Organization.
15. Poplinski A., Tüttelmann F., Kanber D., Horsthemke B., Gromoll J. 2010. Idiopathic male infertility is strongly associated with aberrant methylation of MEST and IGF2/H19 ICR1. International Journal of Andrology, 33(4):642-649.
16. Rajender S., Avery K., Agarwal A. 2011. Epigenetics, spermatogenesis and male infertility. Mutation Research/Reviews in Mutation Research, 727(3):62-71.
17. Santi D., De Vincentis S., Magnani E., Spaggiari G. 2017. Impairment of sperm DNA methylation in male infertility: a meta‐analytic study. Andrology, 5(4):695-703.
18. Sato A., Hiura H., Okae H., Miyauchi N., Abe Y., Utsunomiya T., Yaegashi N., Arima T. 2011. Assessing loss of imprint methylation in sperm from subfertile men using novel methylation polymerase chain reaction Luminex analysis. Fertility and Sterility, 95(1):129-134.
19. Servy E., Menezo Y. 2017. The Methylene Tetrahydrofolate Reductase (MTHFR) isoform challenge. High doses of folic acid are not a suitable option compared to 5 Methyltetrahydrofolate treatment. Clinical Obstetrics, Gynecology and Reproductive Medicine, 3(6):1-5.
20. Song B., Chen Y., Wang C., Li G., Wei Z., He X., Cao Y. 2022. Poor semen parameters are associated with abnormal methylation of imprinted genes in sperm DNA. Reproductive Biology and Endocrinology, 20(1):1-7.
21. Song B., Wang C, Chen Y., Li G., Gao Y., Zhu F., Wu H., Lv M., Zhou P., Wei Z., He X., Cao Y. 2021. Sperm DNA integrity status is associated with DNA methylation signatures of imprinted genes and non-imprinted genes. Journal of Assisted Reproduction and Genetics, 38(8):2041-2048.
22. Yan J., Guo X., Xia J., Shan T., Gu C., Liang Z., Zhao W., Jin S. 2014. MiR-148a regulates MEG3 in gastric cancer by targeting DNA methyltransferase 1. Medical Oncology, 31:1-7.