Il processo complesso del danno del DNA spermatico
Al termine della meiosi, gli spermatidi rotondi aploidi iniziano la fase fiale di differenziazione chiamata spermiogenesi, la maturazione degli spermatidi rotondi in spermatozoi porta alla produzione di cellule altamente specializzate con cromatina completamente compattata.
La transizione istone-protamina in condizioni normali determina una maggiore compattazione della molecola di DNA dello spermatozoo rispetto a quella osservata nelle cellule somatiche. Durante questa transizione, la molecola di DNA sarebbe stata sottoposta a una torsione forzata se non si fosse verificato un taglio controllato del DNA necessario per la transizione istone- protamina. Una compattazione difettosa della cromatina rende il DNA più vulnerabile ai danni causati dalle ROS.
Il gene PRM che codifica per le protamine può subire alterazioni geniche, portando a difetti della spermatogenesi per l’espressione anomala delle protamine, si associa a bassa concentrazione spermatica, diminuzione della motilità ed aumento del danno spermatico
Le protamine svolgono un ruolo importante nell’assemblaggio del DNA all’interno del nucleo dello spermatozoo. la cromatina degli spermatozoi subisce una compattazione complessa in cui le proteine di transizione sono ampiamente sostituite dalle proteine protamina. L’espressione alterata delle proteine protamina può essere presente in uomini con infertilità .
L’’ovocita ha una capacità di riparare i danni del DNA maschile durante la fecondazione, ma difficilmente è in grado di riparare la decondensazione del nucleo.
Gli spermatozoi con una compattazione anomala della cromatina possono essere rilasciati nell’eiaculato e le rotture che si verificano a livello dei filamenti di DNA e possono essere sia a singolo filamento o a doppio filamento). Spesso derivano da un eccessivo stress ossidativo nel tratto riproduttivo maschile La frammentazione del DNA spermatico (SDF – Sperm DNA Fragmentation) indica la presenza di rotture nel materiale genetico dello spermatozoo. Alti tassi di SDF (generalmente >30%) riducono la fertilità e aumentano il rischio di aborto spontaneo, sono anche associati a fallimenti della riproduzione assistita (PMA) influenzando negativamente lo sviluppo embrionale. In genere è la presenza di stress ossidativo eccessivo a produrre rotture a singolo filamento del DNA, ed eventi apoptotici ( morte cellulare) inducono rotture a doppio filamento possono verificarsi a causa di frammentazione SDF generata da ROS
Due test per la frammentazione sono i più utilizzati. questi test che misurano la frammentazione del DNA incorporando sonde di DNA o nucleotidi modificati nel sito delle rotture, misurando sia le rotture esistenti che quelle generate dopo la denaturazione del DNA
Il TUNEL Test misura la frammentazione sui due filamenti del DNA incorporando sonde di DNA o nucleotidi modificati nel sito delle rotture.
Il Test SCD-dispersione di cromatina spermatica misura sia la frammentazione che la decondensazione, si basa sulla produzione di una denaturazione del DNA controllata e specie-specifica per produrre tratti di DNA a singolo filamento da qualsiasi rottura del DNA, evidenziando gli spermatozoi con aloni che indicano la normalità e quelli senza aloni di cromatina dispersa attorno a un nucleo denso,rappresentano rispettivamente quelli con DNA frammentato. i valori dati da queste analisi riguardo l’infertilità , spesso inspiegata e le probabilità di riuscita delle tecniche di riproduzione assistita
Un’elevata frammentazione del DNA spermatico (SDF) è fortemente associata a un aumento del rischio di aborto spontaneo, e dovrebbe essere il biomarcatore di scelta per la valutazione del danno al DNA spermico. Lo stress ossidativo eccessivo negli uomini che presentano infertilità porta ad un danno indotto dall’ossidazione sia sulla fertilità che sui risultati delle tecniche di procreazione assistita e questi test possono evidenziare il possibile motivo di un ridotta fertilità.
