5015
15 Марта 2021
Eugenio Ventimiglia, Paolo Capogrosso, Luca Boeri, Filippo Pederzoli, Walter Cazzaniga, Roberta Scano, Silvia Ippolito, Nicola Fossati, Massimo Alfano, Francesco Montorsi, Andrea Salonia
Резюме
Известные генетические вариации играют важную роль в нарушении репродуктивного здоровья мужчин. Мы попытались ретроспективно проверить рекомендации Европейской ассоциации урологов (ЕАУ) по анализу кариотипов (АК) на однородной когорте из 1168 белых европейцев, страдающих в паре первичным бесплодием (межрасовые пары в выборку не включали), и разработать новую номограмму, способную предсказыв...
Резюме
Известные генетические вариации играют важную роль в нарушении репродуктивного здоровья мужчин. Мы попытались ретроспективно проверить рекомендации Европейской ассоциации урологов (ЕАУ) по анализу кариотипов (АК) на однородной когорте из 1168 белых европейцев, страдающих в паре первичным бесплодием (межрасовые пары в выборку не включали), и разработать новую номограмму, способную предсказыв...
Eugenio Ventimiglia, Paolo Capogrosso, Luca Boeri, Filippo Pederzoli, Walter Cazzaniga, Roberta Scano, Silvia Ippolito, Nicola Fossati, Massimo Alfano, Francesco Montorsi, Andrea Salonia
Резюме
Известные генетические вариации играют важную роль в нарушении репродуктивного здоровья мужчин. Мы попытались ретроспективно проверить рекомендации Европейской ассоциации урологов (ЕАУ) по анализу кариотипов (АК) на однородной когорте из 1168 белых европейцев, страдающих в паре первичным бесплодием (межрасовые пары в выборку не включали), и разработать новую номограмму, способную предсказывать изменения кариотипа. В соответствии с рекомендациями ЕАУ, 742 (63,5%) пациента заслуживали АК. Сорок восемь из них (6,9% поддающихся оценке пациентов в соответствии с рекомендациями ЕАУ) демонстрировали изменения кариотипа. С другой стороны, гипотетически полагаясь на критерии ЕАУ, 12 (20%) из 60 пациентов с нарушениями кариотипа не являлись бы кандидатами на такой же генетический анализ. В общей сложности 694 (62,6%) пациента были бы кандидатами на генетическое обследование, несмотря на нормальный кариотип. В целом, чувствительность, специфичность и дискриминативность по критериям ЕАУ составили 80%, 37% и 59%, соответственно. Мы разработали новую номограмму с порогом отсечения при вероятности 2%, которая позволяет более точно выявлять изменения кариотипа.
Резюме для пациентов: Применение рекомендаций Европейской ассоциации урологов по анализу кариотипов не обеспечивает адекватной диагностики. В связи с этим мы предлагаем новый метод диагностики, который позволит лучше распознавать изменения при анализе кариотипа.
Генетические нарушения считаются одним из важных факторов, способных отрицательно влиять на мужское репродуктивное здоровье. На них приходится примерно 3% всех причин мужского бесплодия [1]. В целом, у 3–19% мужчин с бесплодием диагностируют хромосомное нарушение [2]. У таких людей обнаруживаются как половые, так и аутосомные нарушения хромосом, таким образом, клиническое значение этих нарушений не всегда до конца понятно [2]. Действующие рекомендации Европейской ассоциации урологов предлагают анализ кариотипа (АК) в случае азооспермии или олигозооспермии (т.е. концентрации сперматозоидов <10 млн/мл), а также в тех случаях, когда в семейном анамнезе присутствуют повторяющиеся самопроизвольные прерывания беременности, пороки развития или умственная отсталость [1]. В действительности, эти данные поддерживают всего несколько работ [3], кроме того, рекомендации ЕАУ никогда не были валидированы. Более того, необходимость выбора конкретного порога отсечения для непрерывной переменной (т. е. <10 млн/мл для концентрации сперматозоидов) может представлять собой серьезное ограничение. Действительно, зависимость между концентрацией сперматозоидов и риском нарушения кариотипа может быть линейной или экспоненциальной, и грубое разделение пациентов на две группы способно существенно снизить точность диагностики.
Для решения этой проблемы мы попытались проверить рекомендации ЕАУ, используя однородную когорту из белых европейцев, страдающих в парах первичным бесплодием. Кроме того, мы разработали новую модель предсказания нарушений кариотипа.
Мы проанализировали данные по 1168 мужчинам с бесплодием, обследованным в одном академическом центре в период с сентября 2005 года по январь 2015 года. Согласно критериям Всемирной организации здравоохранения, бесплодие определяется как отсутствие зачатия после, по крайней мере, 12 месяцев незащищенного полового акта [4]. Факторы бесплодия у мужчин исследовали после всесторонней диагностической оценки партнеров-женщин. Были проанализированы две когорты: (1) когорта валидации (КВ; N = 1168) для проверки рекомендаций ЕАУ, (2) когорта номограммы (КН; N = 760), имеющая полные клинические и лабораторные данные для разработки новой прогностической модели. Для соблюдения наших внутренних методических стандартов, которые предусматривают всесторонний метаболический, гормональный и генетический анализ для каждого оцениваемого мужчины с бесплодием, был проведен также АК для каждого пациента во время клинического обследования. Таким образом, рекомендации ЕАУ были ретроспективно проверены в когорте КВ с оценкой их чувствительности, специфичности и дискриминативности. После этого когорта КН была использована для разработки номограммы, основанной на логистической регрессии, предсказывающей изменения в кариотипе. В качестве предикторов выступали концентрация сперматозоидов пациента, концентрация лютеинизирующего гормона (ЛГ) и средний объема яичка (оцениваемого с помощью орхидеометра Прадера). Кроме того, зависимость между концентрацией сперматозоидов и изменениями при АК была графически исследована с использованием метода локально взвешенного сглаживания диаграммы рассеяния (lowess). Концентрация ЛГ и средний объем яичка были определены как наиболее информативные переменные среди эндокринного и экзокринного компартмента, соответственно. В качестве количественной характеристики дискриминативности новой модели использовали площадь под кривой рабочих характеристик приемника. Затем модель была запущена на 200 бутстреповских повторных выборках для снижения эффекта переобучения. Увеличение точности прогнозирования определяли количественно, а области под кривыми сопоставляли с использованием теста Вальда. В самом конце для оценки чистой клинической выгоды двух прогностических моделей использовали анализ кривой принятия решения.
Таблица 1. Модели логистической регрессии (отношение шансов; коэффициент p [95% доверительный интервал]), предсказывающие результаты анализа кариотипа (общая концентрация тестостерона <3 нг/мл) в когорте номограммы.
Описательные характеристики пациентов приведены в таблице 1. Средний (межквартильный диапазон) возраст пациентов составлял 36 (33–40) лет. Изменения при АК были обнаружены у 60 (5,1%) и 33 (4,3%) людей из КВ и КН, соответственно. В целом, в соответствии с рекомендациями ЕАУ, 742 (64%) пациентов нуждались бы в АК. Из них 48 (6,9% поддающихся оценке пациентов в соответствии с рекомендациями ЕАУ) действительно демонстрировали какие-либо изменения при АК. И наоборот, 12 (20%) из 60 пациентов с нарушениями кариотипа не являлись бы кандидатами на генетический анализ на основании критериев, предлагаемых ЕАУ. В общей сложности 694 (63%) пациента являлись бы кандидатами на генетическое обследование, несмотря на нормальный кариотип. В целом, чувствительность, специфичность и дискриминативность по критериям ЕАУ составили 80%, 37% и 59%, соответственно. В таблице 2 показан логистический регрессионный анализ, предсказывающий наличие какого-либо кариотипного отклонения в когорте, использованной для разработки нашей модели.
Таблица 2. Характеристики и описательная статистика пациентов по результатам анализа кариотипа (АК) в когорте номограммы
Несмотря на то, что рекомендации ЕАУ предоставляют клиницистам четкие указания относительно АК у мужчин с бесплодием, наши данные показывают, что их применение приводит как к потере диагностированных нарушений, так и к гипердиагностике. АК является затратной процедурой как экономически, так и психологически. Тем не менее, она необходима, поскольку имеет большое значение для этиологической оценки и для последующего генетического консультирования. Существующие данные указывают на повышенную концентрацию гонадотропина и более высокий уровень азооспермии у мужчин с нарушениями кариотипа без какой-либо корреляции между ними и параметрами сперматозоидов [5]. Важно, что наши результаты подтверждают более высокие значения ЛГ и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) у мужчин с подтвержденными изменениями при АК (таблица 1). Несмотря на это, мы решили не включать значение ФСГ в нашу модель, поскольку оно не добавило бы ничего с точки зрения как клинической (концентрация сперматозоидов является лучшим показателем функции семенников, чем ФСГ), так и статистической значимости (р >0,05 по тесту Вальда при сравнении результатов нашей модели с и без ФСГ). Более того, при использовании метода lowess становится понятно, что значение показателя концентрации сперматозоидов не ограничивается одной азооспермией. Несмотря на то, что рекомендации ЕАУ разработаны для характеристики мужского бесплодия, они опираются в основном на концентрацию сперматозоидов и, таким образом, имеют некоторые ограничения, учитывая весь сценарий, который может развернуться в результате отклонений в кариотипе. В то время как некоторые изменения кариотипа могут быть клинически незначимыми, бывают случаи, когда они проявляются как многогранные клинические синдромы, в которых бесплодие является лишь одним из нескольких проявлений (например, синдром Клайнфелтера) [6]. В связи с этим точный диагноз основных изменений кариотипа имеет первостепенное значение как минимум по трем причинам: (1) он обеспечивает психологическое облегчение при выяснении возможной причины бесплодия, (2) в контексте клинических синдромов он может выявить другие будущие или скрытые проблемы со здоровьем, которые в противном случае остались бы незамеченными у мужчин с бесплодием, которыми часто являются молодые мужчины, и (3) генетическое консультирование помогает оценить риск передачи известных нарушений потомству. При помощи нашей номограммы мы попытались восполнить недостаток диагностических возможностей рекомендаций ЕАУ путем более полной оценки клинических особенностей мужчин с бесплодием. Рассчитывая по номограмме и исключая из анализа мужчин, у которых показатель вероятности был <2%, 519 (68,3%) человек заслуживали АК и только 2 человека (6,1% от группы с положительным фактическим результатом АК) были исключены из анализа ошибочно. Примечательно, что у этих двух пропущенных пациентов наблюдались такие изменения кариотипа, которые наш медицинский генетик посчитал клинически незначимыми. Таким образом, хоть наша номограмма и не снижает риск гипердиагностики, она позволяет избежать потери тех 20% пациентов, нуждающихся в АК, к которой приводят действующие рекомендации ЕАУ. Мы понимаем, что использование номограммы может быть более сложным по сравнению со стандартными диагностическими методами, но мы убеждены, что более серьезные усилия при диагностике в данном случае оправданы, так как до 40% случаев мужского бесплодия все еще остаются необъясненными, и такие пациенты не получают должного консультирования.
Вклад авторов в работу: Andrea Salonia имела полный доступ ко всем данным в исследовании и взяла на себя ответственность за целостность данных и точность их анализа.
Концепция исследования и дизайн эксперимента: Ventimiglia, Salonia.
Получение данных: Capogrosso, Boeri, Pederzoli, Cazzaniga, Scano, Ippolito.
Анализ и интерпретация данных: Ventimiglia, Salonia.
Drafting of the manuscript: Ventimiglia, Salonia.
Критическая редакция статьи на предмет важного смыслового содержания: Alfano, Salonia, Montorsi.
Статистический анализ: Ventimiglia, Capogrosso, Fossati.
Список литературы
[1] Jungwirth A, Diemer T, Dohle GR, et al. EAU Guidelines on Male Infertility 2016.
[2] Martin RH. Cytogenetic determinants of male fertility. Hum Reprod Update 2008;14:379–90.
[3] Vincent M, Daudin M, Mas PDE, et al. Cytogenetic investigations of infertile men with low sperm counts: A 25-year experience. J Androl 2002;23:18–22.
[4] World Health Organisation. Infertility definitions and terminology..
[5] Dul EC, Groen H, van Ravenswaaij-Arts CM, Dijkhuizen T, Land JA. The prevalence of chromosomal abnormalities in subgroups of infertile men. Hum Reprod 2012;27:36–43.
[6] Dohle GR, Arver S, Bettocchi C, Jones TH, Kliesch S, Punab M. Male Hypogonadism 2015. European Association of Urology Web site.
Резюме
Известные генетические вариации играют важную роль в нарушении репродуктивного здоровья мужчин. Мы попытались ретроспективно проверить рекомендации Европейской ассоциации урологов (ЕАУ) по анализу кариотипов (АК) на однородной когорте из 1168 белых европейцев, страдающих в паре первичным бесплодием (межрасовые пары в выборку не включали), и разработать новую номограмму, способную предсказывать изменения кариотипа. В соответствии с рекомендациями ЕАУ, 742 (63,5%) пациента заслуживали АК. Сорок восемь из них (6,9% поддающихся оценке пациентов в соответствии с рекомендациями ЕАУ) демонстрировали изменения кариотипа. С другой стороны, гипотетически полагаясь на критерии ЕАУ, 12 (20%) из 60 пациентов с нарушениями кариотипа не являлись бы кандидатами на такой же генетический анализ. В общей сложности 694 (62,6%) пациента были бы кандидатами на генетическое обследование, несмотря на нормальный кариотип. В целом, чувствительность, специфичность и дискриминативность по критериям ЕАУ составили 80%, 37% и 59%, соответственно. Мы разработали новую номограмму с порогом отсечения при вероятности 2%, которая позволяет более точно выявлять изменения кариотипа.
Резюме для пациентов: Применение рекомендаций Европейской ассоциации урологов по анализу кариотипов не обеспечивает адекватной диагностики. В связи с этим мы предлагаем новый метод диагностики, который позволит лучше распознавать изменения при анализе кариотипа.
Генетические нарушения считаются одним из важных факторов, способных отрицательно влиять на мужское репродуктивное здоровье. На них приходится примерно 3% всех причин мужского бесплодия [1]. В целом, у 3–19% мужчин с бесплодием диагностируют хромосомное нарушение [2]. У таких людей обнаруживаются как половые, так и аутосомные нарушения хромосом, таким образом, клиническое значение этих нарушений не всегда до конца понятно [2]. Действующие рекомендации Европейской ассоциации урологов предлагают анализ кариотипа (АК) в случае азооспермии или олигозооспермии (т.е. концентрации сперматозоидов <10 млн/мл), а также в тех случаях, когда в семейном анамнезе присутствуют повторяющиеся самопроизвольные прерывания беременности, пороки развития или умственная отсталость [1]. В действительности, эти данные поддерживают всего несколько работ [3], кроме того, рекомендации ЕАУ никогда не были валидированы. Более того, необходимость выбора конкретного порога отсечения для непрерывной переменной (т. е. <10 млн/мл для концентрации сперматозоидов) может представлять собой серьезное ограничение. Действительно, зависимость между концентрацией сперматозоидов и риском нарушения кариотипа может быть линейной или экспоненциальной, и грубое разделение пациентов на две группы способно существенно снизить точность диагностики.
Для решения этой проблемы мы попытались проверить рекомендации ЕАУ, используя однородную когорту из белых европейцев, страдающих в парах первичным бесплодием. Кроме того, мы разработали новую модель предсказания нарушений кариотипа.
Мы проанализировали данные по 1168 мужчинам с бесплодием, обследованным в одном академическом центре в период с сентября 2005 года по январь 2015 года. Согласно критериям Всемирной организации здравоохранения, бесплодие определяется как отсутствие зачатия после, по крайней мере, 12 месяцев незащищенного полового акта [4]. Факторы бесплодия у мужчин исследовали после всесторонней диагностической оценки партнеров-женщин. Были проанализированы две когорты: (1) когорта валидации (КВ; N = 1168) для проверки рекомендаций ЕАУ, (2) когорта номограммы (КН; N = 760), имеющая полные клинические и лабораторные данные для разработки новой прогностической модели. Для соблюдения наших внутренних методических стандартов, которые предусматривают всесторонний метаболический, гормональный и генетический анализ для каждого оцениваемого мужчины с бесплодием, был проведен также АК для каждого пациента во время клинического обследования. Таким образом, рекомендации ЕАУ были ретроспективно проверены в когорте КВ с оценкой их чувствительности, специфичности и дискриминативности. После этого когорта КН была использована для разработки номограммы, основанной на логистической регрессии, предсказывающей изменения в кариотипе. В качестве предикторов выступали концентрация сперматозоидов пациента, концентрация лютеинизирующего гормона (ЛГ) и средний объема яичка (оцениваемого с помощью орхидеометра Прадера). Кроме того, зависимость между концентрацией сперматозоидов и изменениями при АК была графически исследована с использованием метода локально взвешенного сглаживания диаграммы рассеяния (lowess). Концентрация ЛГ и средний объем яичка были определены как наиболее информативные переменные среди эндокринного и экзокринного компартмента, соответственно. В качестве количественной характеристики дискриминативности новой модели использовали площадь под кривой рабочих характеристик приемника. Затем модель была запущена на 200 бутстреповских повторных выборках для снижения эффекта переобучения. Увеличение точности прогнозирования определяли количественно, а области под кривыми сопоставляли с использованием теста Вальда. В самом конце для оценки чистой клинической выгоды двух прогностических моделей использовали анализ кривой принятия решения.
Таблица 1. Модели логистической регрессии (отношение шансов; коэффициент p [95% доверительный интервал]), предсказывающие результаты анализа кариотипа (общая концентрация тестостерона <3 нг/мл) в когорте номограммы.
Описательные характеристики пациентов приведены в таблице 1. Средний (межквартильный диапазон) возраст пациентов составлял 36 (33–40) лет. Изменения при АК были обнаружены у 60 (5,1%) и 33 (4,3%) людей из КВ и КН, соответственно. В целом, в соответствии с рекомендациями ЕАУ, 742 (64%) пациентов нуждались бы в АК. Из них 48 (6,9% поддающихся оценке пациентов в соответствии с рекомендациями ЕАУ) действительно демонстрировали какие-либо изменения при АК. И наоборот, 12 (20%) из 60 пациентов с нарушениями кариотипа не являлись бы кандидатами на генетический анализ на основании критериев, предлагаемых ЕАУ. В общей сложности 694 (63%) пациента являлись бы кандидатами на генетическое обследование, несмотря на нормальный кариотип. В целом, чувствительность, специфичность и дискриминативность по критериям ЕАУ составили 80%, 37% и 59%, соответственно. В таблице 2 показан логистический регрессионный анализ, предсказывающий наличие какого-либо кариотипного отклонения в когорте, использованной для разработки нашей модели.
Таблица 2. Характеристики и описательная статистика пациентов по результатам анализа кариотипа (АК) в когорте номограммы
Несмотря на то, что рекомендации ЕАУ предоставляют клиницистам четкие указания относительно АК у мужчин с бесплодием, наши данные показывают, что их применение приводит как к потере диагностированных нарушений, так и к гипердиагностике. АК является затратной процедурой как экономически, так и психологически. Тем не менее, она необходима, поскольку имеет большое значение для этиологической оценки и для последующего генетического консультирования. Существующие данные указывают на повышенную концентрацию гонадотропина и более высокий уровень азооспермии у мужчин с нарушениями кариотипа без какой-либо корреляции между ними и параметрами сперматозоидов [5]. Важно, что наши результаты подтверждают более высокие значения ЛГ и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) у мужчин с подтвержденными изменениями при АК (таблица 1). Несмотря на это, мы решили не включать значение ФСГ в нашу модель, поскольку оно не добавило бы ничего с точки зрения как клинической (концентрация сперматозоидов является лучшим показателем функции семенников, чем ФСГ), так и статистической значимости (р >0,05 по тесту Вальда при сравнении результатов нашей модели с и без ФСГ). Более того, при использовании метода lowess становится понятно, что значение показателя концентрации сперматозоидов не ограничивается одной азооспермией. Несмотря на то, что рекомендации ЕАУ разработаны для характеристики мужского бесплодия, они опираются в основном на концентрацию сперматозоидов и, таким образом, имеют некоторые ограничения, учитывая весь сценарий, который может развернуться в результате отклонений в кариотипе. В то время как некоторые изменения кариотипа могут быть клинически незначимыми, бывают случаи, когда они проявляются как многогранные клинические синдромы, в которых бесплодие является лишь одним из нескольких проявлений (например, синдром Клайнфелтера) [6]. В связи с этим точный диагноз основных изменений кариотипа имеет первостепенное значение как минимум по трем причинам: (1) он обеспечивает психологическое облегчение при выяснении возможной причины бесплодия, (2) в контексте клинических синдромов он может выявить другие будущие или скрытые проблемы со здоровьем, которые в противном случае остались бы незамеченными у мужчин с бесплодием, которыми часто являются молодые мужчины, и (3) генетическое консультирование помогает оценить риск передачи известных нарушений потомству. При помощи нашей номограммы мы попытались восполнить недостаток диагностических возможностей рекомендаций ЕАУ путем более полной оценки клинических особенностей мужчин с бесплодием. Рассчитывая по номограмме и исключая из анализа мужчин, у которых показатель вероятности был <2%, 519 (68,3%) человек заслуживали АК и только 2 человека (6,1% от группы с положительным фактическим результатом АК) были исключены из анализа ошибочно. Примечательно, что у этих двух пропущенных пациентов наблюдались такие изменения кариотипа, которые наш медицинский генетик посчитал клинически незначимыми. Таким образом, хоть наша номограмма и не снижает риск гипердиагностики, она позволяет избежать потери тех 20% пациентов, нуждающихся в АК, к которой приводят действующие рекомендации ЕАУ. Мы понимаем, что использование номограммы может быть более сложным по сравнению со стандартными диагностическими методами, но мы убеждены, что более серьезные усилия при диагностике в данном случае оправданы, так как до 40% случаев мужского бесплодия все еще остаются необъясненными, и такие пациенты не получают должного консультирования.
Вклад авторов в работу: Andrea Salonia имела полный доступ ко всем данным в исследовании и взяла на себя ответственность за целостность данных и точность их анализа.
Концепция исследования и дизайн эксперимента: Ventimiglia, Salonia.
Получение данных: Capogrosso, Boeri, Pederzoli, Cazzaniga, Scano, Ippolito.
Анализ и интерпретация данных: Ventimiglia, Salonia.
Drafting of the manuscript: Ventimiglia, Salonia.
Критическая редакция статьи на предмет важного смыслового содержания: Alfano, Salonia, Montorsi.
Статистический анализ: Ventimiglia, Capogrosso, Fossati.
Список литературы
[1] Jungwirth A, Diemer T, Dohle GR, et al. EAU Guidelines on Male Infertility 2016.
[2] Martin RH. Cytogenetic determinants of male fertility. Hum Reprod Update 2008;14:379–90.
[3] Vincent M, Daudin M, Mas PDE, et al. Cytogenetic investigations of infertile men with low sperm counts: A 25-year experience. J Androl 2002;23:18–22.
[4] World Health Organisation. Infertility definitions and terminology..
[5] Dul EC, Groen H, van Ravenswaaij-Arts CM, Dijkhuizen T, Land JA. The prevalence of chromosomal abnormalities in subgroups of infertile men. Hum Reprod 2012;27:36–43.
[6] Dohle GR, Arver S, Bettocchi C, Jones TH, Kliesch S, Punab M. Male Hypogonadism 2015. European Association of Urology Web site.
