Резюме

Пилип Л.Я., Білько Н.М. Аналіз частот незбалансованих варіантів сегрегації транслокацій в сперматозоїдах із нормальною та аномальною морфологією.

Представлені результати дослідження мейотичної сегрегації дериватних хромосом та їх гомологів в активно-рухливій фракції сперматозоїдів носіїв робертсонівських і реципрокних транслокацій методом флуоресцентної гібридизації in situ до і після відбору гамет за морфологічними критеріями. Виявлено переважання альтернативного типу сегрегації хромосом у сперматозоїдах носіїв робертсонівських транслокацій (78,3±7,8%) із незначним варіюванням частот збалансованих сперматозоїдів  (69,4–84,3%). У носіїв реципрокних транслокацій зареєстровано індивідуальне варіювання частот утворення незбалансованих гамет (58,6–65,3%, у середньому 61,8±6,3%). Після проведення відбору сперматозоїдів за морфологічними критеріями в реальному часі при збільшенні х6300 не виявлено достовірної різниці у частотах незбалансованих варіантів сегрегації хромосом в загальній групі активно-рухливих сперматозоїдів і в групах сперматозоїдів із мінімальною кількістю морфологічних аномалій органел (категорія І) і множинними морфологічними аномаліями (категорії ІІ, ІІІ).

Ключові слова: реципрокні транслокації, робертсонівські транслокації, сегрегація хромосом, морфологічний відбір сперматозоїдів.

Резюме

Пилип Л.Я., Билько Н.М. Анализ частот несбалансированных вариантов сегрегации транслокаций в сперматозоидах с нормальной и аномальной морфологией.

Представлены результаты исследования мейотической сегрегации дериватных хромосом и их гомологов в активно-подвижных сперматозоидах носителей робертсоновских и реципрокных транслокаций методом флуоресцентной гибридизации in situ до и после отбора гамет по морфологическим критериям. Выявлено преобладание альтернативного типа сегрегации хромосом в сперматозоидах носителей робертсоновских транслокаций (78,3±7,8%) с незначительным варьированием частот сбалансированных сперматозоидов (69,4 – 84,3%). У носителей реципрокных транслокаций зарегистрировано индивидуальное варьирование частот образования несбалансированных гамет (58,6 – 65,3%, в среднем 61,8±6,3%). После проведения отбора сперматозоидов по морфологическим критериям в реальном времени при увеличении х6300 не выявлено достоверной разницы в частотах несбалансированных вариантов сегрегации хромосом в общей группе активно-подвижных сперматозоидов и в группах сперматозоидов с минимальным количеством морфологических аномалий органелл (категория I) и множественными морфологическими аномалиями (категория II, III).

Ключевые слова: реципрокные транслокации, робертсоновские транслокации, сегрегация хромосом, морфологический отбор сперматозоидов

Summary

Pylyp L.Y., Bilko N.M. Frequencies of unbalanced segregation variants in morphologically normal and abnormal sperm of translocation carriers.

Meiotic segregation of Robertsonian and reciprocal translocations was assessed by fluorescence in situ hybridization in sperm with progressive motility before and after selection based on morphological characteristics. The predominance of alternate segregation mode in sperm of Robertsonian translocation carriers was detected (mean 78,3±7,8%), with slight variations in frequencies of balanced sperm (69,4–84,3%). Reciprocal translocation carriers were characterized by individual variation in frequencies of unbalanced gametes (58,6–65,3%, mean 61,8±6,3%). After motile sperm organelle morphology examination under magnification of x6300 no differences in frequencies of unbalanced segregation modes in general sperm population and sperm with minimal morphological pathology (class I) and multiple morphological pathology (class II, III) were detected. 

Key words: reciprocal translocations, Robertsonian translocations, chromosomal segregation, motile sperm organelle morphology examination.

Рецензент: д. біол.н., проф. В.К. Рибальченко

UDC 575.616.697

Национальный университет "Киево-Могилянская академия" ​​(Киев)

Національний університет "Києво-Могилянська академія" (Київ)

Centre of Molecular and Cell Research, National University of “Kyiv-Mohyla Academy”

l.pylyp@ivf.com.ua, nbilko@ukma.kiev.ua

In translocation carriers meiosis completion implies the paring of derivative chromosomes with normal homologues, which is achieved by the formation of tri- and quadrivalents, which segregate in different modes, leading to the production of normal/balanced or unbalanced gametes. Multicolor fluorescence in situ hybridization (FISH) studies today enable the detection of the frequencies of gametes with balanced and unbalanced chromosomal complement, but cannot be used for the selection of normal sperm for intracytoplasmic sperm injection (ICSI), which is performed for translocation carriers in assisted reproductive programs because of the reduced sperm counts. Sperm selection for ICSI can be performed with the use of Normanski optics, which enables the motile sperm organelle morphology examination (MSOME) with the magnification ranging from x6000 to x13000. A decrease of aneuploidies after MSOME was recently observed in sperm. However, studies on the correlation between sperm morphology and chromosomal complement in sperm of translocation carriers are limited to several case reports. Therefore, the purpose of this study was to perform the evaluation of frequencies of unbalanced segregation modes in general sperm population with progressive motility and to compare it to frequencies of unbalanced segregation modes in sperm after MSOME.

Six translocation carriers (3 with Robertsonian and 3 with reciprocal translocations) were recruited in the study. Sperm evaluation was performed according to the WHO 2010 guidelines. Oligasthenotheratozoospermia was detected in 5 translocation carriers; one carrier had asthenoteratozoospermia. MSOME was performed under the magnification of x6300. Sperm were classified into 3 classes, according to the Cassuto-Barak classification: class I (normal head and maximum of two other abnormalities not located in the head), class II (more than two abnormalities), class III (several head defects). Multicolor FISH with a combination of probes that allowed the discrimination of all types of segregation mode was performed on decondensed sperm nuclei.

High frequencies of unbalanced sperm formation were detected in sperm with progressive motility of both Robertsonian (from 15.7% to 30.6%; mean 21.7±7.8%) and reciprocal translocation carriers (from 58.6% to 65.2; mean 61.8±3.3%). Our results are in accordance with others reporting the predominance of alternate segregation mode in Robertsonian translocation carriers and individual segregation patterns with the predominance of unbalanced sperm formation in reciprocal translocation carriers. Unfortunately, FISH segregation studies can be used as a prognostic test only. Therefore, it was decided to test the efficacy of sperm selection based on morphological characteristics for the pick-up of sperm with normal chromosomal complement. For this purpose the frequencies of unbalanced segregation modes were compared in sperm of class I, II and III with general sperm with progressive motility. No differences in observed frequencies of unbalanced sperm were detected in Robertsonian (21.7±7.8% vs 21.1±6.3% (class I) p=0.772; 21.2±6.5% (class II) p=0.53; 24.1±5.8% (class III) p=0.61) and reciprocal (61.8±6.3% vs 55.5±7.2% (class I) p=0.658; 61.2±5.4% (class II) p=0.721; 62.4±6.2% (class III); p=0.772) translocation carriers. The absence of statistically significant differences between the rates of segregation modes between selected spermatozoa and unselected sperm cells provides the evidence of no correlation between sperm morphology and chromosomal complement in translocation carriers. Therefore, our conclusion is that a selection of a living sperm cell with a balanced karyotype according to the morphologic criteria at high magnification is not possible.