DNA Integrity Is Compromised in Protamine‐Deficient Human Sperm

Aoki, Vincent W.

doi:10.2164/jandrol.05063

Cited by 234 publications

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“…The indirect association between abnormal protamine expression and severely altered spermatogenesis may not be intuitively obvious, but animal studies have also shown that spermatogenesis is severely altered when protamine expression is experimentally reduced [Zhong et al 1999;Aoki et al 2005]. In contrast to human data, haploinsufficient mice show a homogenous population of severely affected sperm, while infertile male patients with protamine deregulation exhibit a truly heterogenous population of sperm [Cho et al 2001;Aoki et al 2005;Aoki et al 2006b;Zhang et al 2006]. This may be due to focal disruptions in the tubular structure of the testis or disruption of upstream regulators with an incomplete phenotypic penetrance.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Identification of Genetic Variation in the 5′ and 3′ Non-coding Regions of the Protamine Genes in Patients with Protamine Deregulation

Hammoud

Emery

Aoki

et al. 2007

Archives of Andrology

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Deregulation of sperm nuclear protamine ratio (P1=P2) has been shown to correlate with male factor infertility in humans, but the cause of this abnormal protein expression has yet to be identified. Recent studies have shown that there is little genetic variability in the coding regions of either of the protamine gene sequences. However, these studies did not investigate the 5 0 or 3 0 non-coding regions of these genes for mutations that might account for changes in the transcriptional or translational regulation of the protamines.In an effort to determine if genetic variation in these non-coding regions may account for aberrant protamine expression, we have sequenced the 5 0 and 3 0 untranslated regions (UTRs) of both protamine 1 (P1) and protamine 2 (P2) genes in a population of infertile men with protamine deregulation, men presenting for infertility work-up with normal protamine ratios, and a population of unrelated, fertile men from the Utah Genetic Reference Project (UGRP). This analysis has identified 14 single nucleotide polymorphisms (SNPs), of which 13 were novel SNPs in the UTRs of P1 and P2, and verified the existence of a variable length repeat (VLR), GA n , in the P2 5 0 region. The SNP frequencies and VLR allelic frequencies did not achieve statistical significance between the populations, however, one of the SNPs identified in the 3 0 UTR of protamine 2 was found at a low frequency in the abnormal protamine patients, but was completely absent in men with verified normal protamine ratio and donors of known fertility.In conclusion, a number of SNPs have been reported in the protamine genes and the untranslated regions, however, these gene variants do not appear to be responsible for protamine deficiency. Hence, the underlying cause for aberrant protamine expression may possibly be due to abnormalities in candidate spermatogenic transcriptional=translational regulators, post-translational modifiers, or as-of-yet unidentified factors affecting the testicular environment.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Identification of Genetic Variation in the 5′ and 3′ Non-coding Regions of the Protamine Genes in Patients with Protamine Deregulation

Hammoud

Emery

Aoki

et al. 2007

Archives of Andrology

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“…gonadotoxins, hyperthermia, oxidants, endocrine abnormalities) [2][3][4][5][6][7][8][9][10]. Investigators have suggested that protamine deficiency (with aberrant chromatin remodeling), reactive oxygen species (ROS) and abortive apoptosis may cause sperm DNA damage [11][12][13][14][15][16][17][18]. De Iuliis et al, have proposed a two-step model to explain the origin of sperm DNA damage.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Which isolated sperm abnormality is most related to sperm DNA damage in men presenting for infertility evaluation

Belloc¹,

Benkhalifa²,

Cohen-Bacrie³

et al. 2014

J Assist Reprod Genet

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Background Sperm DNA damage is common in infertile men and is associated with poor semen parameters but the impact of an isolated sperm abnormality on sperm DNA damage has not been studied. Objective To evaluate sperm DNA damage in a large cohort of infertile men with isolated sperm defects. Design, setting and participants Retrospective study of 1084 consecutive, non-azoospermic infertile men with an isolated sperm defect: isolated oligozoospermia (iOligo), isolated asthenozoospermia (iAstheno) or isolated teratozoospermia (iTerato). Outcome measurements and statistical analysis We examined and compared clinical parameters, conventional semen parameters and %sperm DNA fragmentation (%SDF, assessed by flow cytometry-based Terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP Nick End-Labeling assay) in the three groups of men. Results and limitations The mean (±SD) %SDF was significantly higher in the iAstheno compared to the iOligo and iTerato groups (25.0±14.0 vs. 19.2±11.6 and 20.7±12.1 %, respectively, P<0.0001). Similarly, the proportion of men with high %SDF (>30 %) was significantly higher in the iAstheno compared to the iOligo and iTerato groups (31 % vs. 18 % and 19 %, respectively, P<0.0001). In the group of 713 men with iAstheno, %SDF was positively correlated with paternal age (r=0.20, P<0.0001) and inversely correlated with %progressive motility (r=−0.18, P<0.0001). In the subset of 218 men with iTerato, %SDF was also positively correlated with paternal age (r=0.15, P=0.018) and inversely correlated with %progressive motility (r=−0.26, P=0.0001). Conclusions In this large cohort of infertile men with isolated sperm abnormalities, we have found that the sperm DNA fragmentation level is highest in the men with sperm motility defects and that 31 % of these men have high levels of sperm DNA fragmentation. The data indicate that poor motility is the sperm parameter abnormality most closely related to sperm DNA damage.

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“…Longtemps considéré comme un simple tuyau, l'épididyme apparaît clairement maintenant comme un tissu essentiel à la fertilité mâle. Les phénomènes mis en exergue ici trouvent leur écho en clinique, comme en témoigne une littérature pléthorique qui atteste qu'une fraction importante des infertilités mâles est corrélée à des dommages oxydants des spermatozoïdes affectant la mobilité progressive, perturbant la capacité à réaliser la réaction acrosomique et conduisant à un niveau élevé de fragmentation nucléaire [24][25][26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36][37] …”

Section: Discussionunclassified

Protection post-testiculaire des gamètes mâles contre les dommages radicalaires

2012

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> Lorsqu'ils quittent le testicule, les spermatozoïdes sont fonctionnellement immatures et disposent de moyens de défense intrinsèques limités. Ils deviendront mobiles et fécondants après leur descente et leur maturation progressive dans le tubule épididymaire. L'épididyme assure aussi la survie et la protection des gamètes mâles pendant cette phase de maturation posttesticulaire et pendant la période de stockage entre deux éjaculations. Parmi les agressions communes auxquelles les spermatozoïdes sont soumis, le stress oxydant occupe une place particulière et ambiguë. Les événements de la maturation épididymaire requièrent un certain niveau d'oxydation alors que le gamète mâle y est, par ailleurs, particulièrement sensible. Un équi-libre très fin entre oxydation ménagée bénéfique et stress oxydant délétère est ainsi maintenu dans l'environnement épididymaire. Les enzymes antioxydantes de la famille des peroxydases à glutathion à activité thiol peroxydase jouent un rôle clé dans le contrôle de cet équilibre. < Fonctions de l'épididyme dans la maturation et la protection des spermatozoïdes L'épididyme est un organe accolé au testicule, formé d'un très long tubule, fortement contourné, qui met en communication le testicule en amont via le rete testis et les canaux efférents avec le canal déférent en aval. C'est un dérivé du mésonéphros embryonnaire apparu chez les amniotes (reptiles, oiseaux, mammifères) qui atteint son plein déve-loppement chez les mammifères. Chez ces derniers, l'épididyme est impliqué dans le transport et la maturation des spermatozoïdes ainsi que, dans sa partie terminale (queue ou cauda), dans le stockage des spermatozoïdes entre deux éjaculations [1][2][3] (Figure 1). La maturation post-testiculaire des spermatozoïdes recouvre un ensemble de processus complexes qui vont progressivement modifier structurellement et fonctionnellement les gamètes en transit et ainsi leur conférer leurs aptitudes fécondantes, c'est-à-dire l'expression de leur motilité et la capacité à reconnaître la zone pellucide de l'ovule et à fusionner avec ce dernier. L'épithélium composite pseudostratifié du tubule épididymaire assure ces rôles essentiellement grâce à ses multiples activités de sécrétion et de réabsorption qui changent localement et séquentiellement la composition du fluide épididymaire dans lequel baignent les gamètes (pour une revue récente voir [4]). Une expérience simple qui illustre l'importance de ce tissu dans la fertilité mâle chez les mammifères consiste à tester les capacités fécondantes de gamètes prélevés dans différentes régions du tubule Un couple sur six dans le monde consulte en raison de difficultés à concevoir. Quand on retrace les origines de ces infertilités, un tiers mettent en cause les deux partenaires, un tiers sont uniquement d'origine féminine et un tiers uniquement d'origine masculine. Dans ce dernier groupe, il apparaît que, dans 50 % des cas, l'infertilité mâle est associée à un défaut de la spermatogenèse testiculaire. Pour l'autre moitié de ces infertilités mâles idiopathiques...

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DNA Integrity Is Compromised in Protamine‐Deficient Human Sperm

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Identification of Genetic Variation in the 5′ and 3′ Non-coding Regions of the Protamine Genes in Patients with Protamine Deregulation

Identification of Genetic Variation in the 5′ and 3′ Non-coding Regions of the Protamine Genes in Patients with Protamine Deregulation

Which isolated sperm abnormality is most related to sperm DNA damage in men presenting for infertility evaluation

Protection post-testiculaire des gamètes mâles contre les dommages radicalaires

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