Associazione tra mutazioni genetiche e fenotipo clinico in una coorte di pazienti maschi infertili con disfunzione testicolare primaria

Infertility is a complex and multifactorial clinical condition affecting 15–20% of couples in Western countries, with male factor infertility (MFI) responsible for approximately 50% of cases. Among the causes of MFI, 10–15% are attributable to genetic factors. Routine genetic testing includes karyotyping (with Klinefelter syndrome being the most common alteration), Y chromosome microdeletions, and CFTR gene screening. In recent decades, next-generation sequencing (NGS) techniques have enabled the identification of variants in individual genes involved in spermatogenesis, expanding the number of candidate genes associated with primary testicular dysfunction. Aim of the Study: To evaluate the clinical, hormonal, and seminal profiles, and fertility potential of infertile patients with variants in genes associated with primary testiculopathy, identified using a novel 12-gene genetic panel. Materials and Methods: We conducted a single-center retrospective study of infertile male patients attending the Andrology and Reproductive Medicine Unit of the University Hospital of Padua. Of the 557 infertile men with primary testicular dysfunction who underwent genetic testing, subjects with Y chromosome microdeletions and Klinefelter syndrome were excluded. A final sample of 69 patients were found to carry variants in genes associated with primary testiculopathy, identified using a 12-gene panel (AR, CATSPER1, FSHB, FSHR, SRY, TEX11, NR5A1, KLHL10, TEX15, INSL3, RXFP2, and DMRT1). For each patient, data were collected on medical history, physical examination, semen analysis, hormone profile, scrotal ultrasound, and, if indicated, fine-needle aspiration and testicular biopsy (TESE). Results: 69 patients with MFI carrying variants in one of the 12 genes of the new panel were identified. The most frequent mutations involved NR5A1 (23%), AR (22%), and INSL3–RXFP2 (19%), while DMRT1, TEX15, and KLHL10 were less affected; five patients had variants in multiple genes. The clinical picture showed a selective spermatogenesis deficiency with preserved endocrine function: increased FSH, normal or mildly elevated LH, and normal testosterone. Six patients with AR mutations had hypogonadism at diagnosis. Semen analysis predominantly revealed azoospermia or severe oligozoospermia, which, combined with the observed reduction in testicular volume, are indicative of primary testicular damage. Cytological analysis showed SCOS in 43.8% of cases, especially in patients with variants in DMRT1 and INSL3–RXFP2. The remaining 56.3% of patients, with variants in NR5A1, AR, TEX15, and KLHL10, presented with hypospermatogenesis: the persistence of residual spermatogenesis makes them potential candidates for sperm retrieval by TESE. Cryptorchidism (14.5%), primarily associated with NR5A1 and INSL3–RXFP2, appears to be both a consequence of molecular variants and a contributing factor to testicular damage. At 24 months' follow-up, a mild reduction in testicular volume and overall stable semen parameters were observed. Conclusions: The study confirms that variants in genes associated with primary testiculopathy represent an emerging and relevant cause of MFI, characterized by a selective deficit in spermatogenesis with generally preserved testicular endocrine function. Targeted genetic analysis plays a key role, allowing for accurate diagnosis, optimized clinical treatment, informed choice of ART techniques, and genetic counseling to assess the risk of transmission to offspring and possible comorbidities. The reduction in costs of NGS techniques, together with larger cohort studies and functional analyses, will facilitate the definitive integration of these genes into routine diagnostic panels, strengthening the role of genetics in the clinical management of MFI.

L’infertilità è una condizione clinica complessa e multifattoriale che interessa il 15–20% delle coppie nei Paesi occidentali, con il fattore maschile (MFI) responsabile di circa il 50% dei casi. Tra le cause di MFI, il 10–15% è attribuibile a fattori genetici. Gli accertamenti genetici di routine comprendono cariotipo (con la sindrome di Klinefelter come alterazione più frequente), microdelezioni del cromosoma Y e screening del gene CFTR. Negli ultimi decenni, le tecniche di sequenziamento di nuova generazione (NGS) hanno permesso di identificare varianti in singoli geni coinvolti nella spermatogenesi, ampliando il numero di geni candidati associati a disfunzione testicolare primaria. Scopo dello studio: valutare il profilo clinico, ormonale, seminale e il potenziale di fertilità di pazienti infertili con varianti in geni associati a testicolopatia primaria, identificate tramite un nuovo pannello genetico di 12 geni. Materiali e Metodi: studio retrospettivo monocentrico su pazienti maschi infertili afferenti all’Unità di Andrologia e Medicina della Riproduzione dell’Azienda Ospedaliera–Università di Padova. Dei 557 uomini sottoposti a indagine genetica, sono stati esclusi i soggetti con microdelezioni del cromosoma Y e sindrome di Klinefelter, includendo infine un campione di 69 pazienti con varianti in geni associati a testicolopatia primaria, identificate tramite un pannello di 12 geni (AR, CATSPER1, FSHB, FSHR, SRY, TEX11, NR5A1, KLHL10, TEX15, INSL3, RXFP2 e DMRT1). Per ciascun paziente sono stati raccolti dati su anamnesi, esame obiettivo, analisi del liquido seminale, profilo ormonale, ecografia scrotale e, se indicato, agoaspirato o biopsia testicolare (TESE). Risultati: le mutazioni più frequenti hanno riguardato NR5A1 (23%), AR (22%) e INSL3–RXFP2 (19%), mentre DMRT1, TEX15 e KLHL10 sono risultati meno coinvolti; cinque pazienti presentavano varianti multiple. Il quadro clinico ha mostrato un deficit selettivo della spermatogenesi con funzione endocrina conservata: FSH aumentato, LH normale o lievemente elevato e testosterone nei limiti. Sei pazienti con mutazioni di AR presentavano ipogonadismo. L’analisi seminale ha evidenziato prevalentemente azoospermia o grave oligozoospermia, associata a riduzione del volume testicolare. L'analisi citologica ha rilevato SCOS nel 43,8% dei casi, soprattutto in DMRT1 e INSL3–RXFP2; il restante 56,3% presentava ipospermatogenesi, rendendo potenziali candidati a recupero spermatico mediante TESE i pazienti con varianti di NR5A1, AR, TEX15 e KLHL10. Il criptorchidismo (14,5%), associato soprattutto a NR5A1 e INSL3–RXFP2, sembra essere sia una conseguenza di alcune varianti molecolari sia un fattore aggravante del danno testicolare. Al follow-up di 24 mesi si è osservata una lieve riduzione del volume testicolare con parametri seminali complessivamente stabili. Conclusioni: Le varianti in geni associati a testicolopatia primaria rappresentano una causa emergente e rilevante di MFI, caratterizzata da deficit selettivo della spermatogenesi con funzione endocrina generalmente conservata. L’analisi genetica mirata consente diagnosi accurata, ottimizzazione del trattamento clinico, scelta consapevole delle tecniche di PMA e consulenza genetica sul rischio di trasmissione alla prole e possibili comorbidità. La riduzione dei costi NGS e studi su coorti più ampie faciliteranno l’integrazione definitiva di questi geni nei pannelli diagnostici di routine, rafforzando il ruolo della genetica nella gestione clinica del MFI.