Relation between histology of testicular biopsy and level of sex hormones in infertile men with non-obstructive azoospermia

Moein, Mohammad Reza

Relation between histology of testicular biopsy and level of sex hormones in infertile men with non-obstructive azoospermia

Author

Mohammad Reza Moein

Infertility Research and Clinical Center, Shahid Sadoughi Medical Sciences University, Yazd, Iran

Abstract

Testicular retrieval of spermatozoa which is known as testicular extraction (TESE) with subsequent microinjection of spermatozoon into oocyte intracytoplasmic sperm injection (ICSI), is an effective treatment program for cases with azoospermia. The main objective of this prospective study was to evaluate the histology of testicular biopsy and it,s correlation with sex hormones of men with non-obstructive azoospermia. A total of 50 infertile men with above condition with mean age of 32.6 years were involved in this study. The level of FSH, LH and testosterone with the TESE results and the size of testicles were recorded in full. In the absence of sperm in TESE samples, the specimens were sent to pathology Laboratory for further evaluation. The results show that spermatozoa were present in TESE samples of 12 cases, while 15 and 7 cases show sertoli cell only syndrome and maturation arrest, respectively. A total of 46%(23 cases) were presented with small testicular size, and 16 of them had high level of FSH. Only 4 individuals with normal size of testis had high elevation of FSH, which was directly related, with the level of LH. However, the abnormal concentration of FSH+LH was indirectly correlated with abnormal levels of testosterone. In addition, an indirect correlation between abnormal FSH with type of testicular pathology was noticed. The results indicate that a successful TESE could be done regardless of the hormonal condition of FSH+LH, Therefore, it is important to note that TESE is unnecessary in cases with atrophied testis with extremely high concentration of FSH. This certainly reduces not only the surgical cost, but also may reduce the psycho-stress upon the infertile couples.

Keywords

Male infertility

Non

obstructive azoospermia

sex hormone

Testicular pathology

مقدمه

با پیشرفت گسترده در تکنولوژی لقاح آزمایشگاهی (ART) درمان مردان آزوسپرم نیز امکان‏پذیر گردیده است. اولین مورد بارداری با استفاده از اسپرمهای آسپیره شده از یک مرد نابارور با مشکل آزوسپرمی انسدادی و تزریق آن بداخل تخمک همسر (میکرواینجکشن) توسط Silber و همکاران در سال 1994 گزارش گردید (1). با این موفقیت چشمگیر، متخصصین امر بدنبال درمان ناباروری با مشکل آزوسپرمی غیر انسدادی ناشی از سندرم سرتولی سل ، آتروفی بافت بیضه ، توقف دوره اسپرماتوژنز نیز افتادند (2). در این راستا، Craft و همکارانش در انگلستان موفقیت خود را با استخراج اسپرم از بیضه یک بیمار دچار مشکل آزوسپرمی غیر انسدادی و به دنبال میکرواینجکشن(ICSI) گزارش نمودند (3). علاوه برآن، تعداد معدودی از متخصصین رابطه مستقیم بین افزایش میزان هورمون FSH و عدم وجود اسپرماتوزوئید در بافت بیضه مردان آزوسپرمی غیرانسدادی را گزارش نمودند (5-4). در مورد آزوسپرمی انسدادی، اندازه بیضه و هیستولوژی بافت بیضه به همراه اندازه غلظت FSH بعنوان شاخصهای مهم در نظر گرفته می‏شوند. این در حالیست که موارد فوق نمی‏توانند بطور حتم بعنوان شاخصهای پیش بینی کننده در مورد آزوسپرمی غیرانسدادی بکار روند (6).

در افراد مبتلا به آزواسپرمی غیرانسدادی افزایش میزان FSH بعلت کاهش در سطح ترشح اینهبین توسط سلولهای غیر جنسی سرتولی در بیضه میباشد. اگر چه بعضی از محققین افزایش سطح FSH را ناشی از عدم وجود اسپرماتوزوئید در بیضه دانسته و عمل بیوپسی بیضه را غیر ضروری می‏دانند. با این وجود، اخیراً گزارش شده است که میزان FSH بالا در همه موارد گویای عدم وجود اسپرماتوزوئید در بافت بیضه نمی‏باشد . در بعضی موارد ممکن است بخشی از بیضه فعال بوده و روند اسپرماتوژنز در حال تکامل باشد (7-6). باتوجه به موارد فوق، باید علاوه بر میزان هورمون FSH، وضعیت فیزیکی و اندازه بیضه، تاریخچه ناباروری و دوره درمان را نیز مد نظر قرار داد (6-5). بیوپسی بیضه و استخراج اسپرم(TESE)6 ممکن است حتی در موارد آزوسپرمی با سطح FSH بسیار بالا نیز با موفقیت انجام گیرد و در پی آن، سیکل درمانی ICSI با اسپرم حاصل باعث باروری تخمک شده تا با تولد یک فرزند، زوجی را از نگرانیهای احتمالی و عواقب ناباروری رها سازد. هدف این مطالعه کلینیکی آینده نگر، بررسی ارتباط بین وضعیت هیستولوژی نمونه های بیوپسی بیضه با میزان هورمونهای جنسی LH,FSH و تستوسترون در 50 مورد مرد نابارور با مشکل آزوسپرمی غیر انسدادی می‏باشد.

مواد و روشها

جهت این مطالعه تعداد 50 مورد مرد نابارور بامشکل آزوسپرمی غیر انسدادی انتخاب شدند. سن افراد بین 65-24 سال با میانگین 6/32 سال بود که آزمایشات هورمونی شامل LH,FSH و تستوسترون به روش ELISA7 برای آنها تعیین گردید. میزان طبیعی FSH بین mIU/ml 9/10 –4/1 ،LH بین mIU/ml 3/28-1 در نظر گرفته شد. حجم بیضه بالاتر از 15 سی‏سی نرمال و بیضه‏هایی با حجم کمتر از 15 سی‏سی بصورت قراردادی کوچک در نظر گرفته شد. بیوپسی بیضه به روش TESE طبق دستورالعمل Tournaye انجام شد (8). جهت انجام TESE، ناحیه مشخصی از پوست اسکرتوم برای یک برش طولی یک سانتی با وسایل استریل آماده شد. بعد از ایجاد بیحسی موضعی با استفاده از لیدوکائین 1% (انستیتوپاستور ایران) و برش روی ناحیه اسکروتوم و لایه سفید بیضه8، یک تکه کوچک از مجاری منی ساز بیضه جدا شد. نمونه فوق در یک لوله استریل فالکن محتوی یک میلی لیتر از محیط کشت Hams F10 قرار داده شد. بلافاصله، محتویات لوله بداخل پتری دیش استریل تخلیه شد و با استفاده از سرسوزن شماره 21 و تیغ جراحی به قطعات کوچکتر تبدیل شد. در بعضی مواقع، جهت جداسازی بافت از دستگاه شیکر لوله استفاده و در نهایت از بافت جدا شده لام تهیه شد.

لام میکروسکوپی بدون استفاده از رنگ آمیزی با بزرگنمایی 200 و 400 مورد مطالعه قرار گرفت. در صورت عدم وجود اسپرم، یک یا دو لام دیگر تهیه و مورد بازبینی قرار می گیرد در صورت عدم یافتن اسپرم، از ناحیه دیگری از بیضه نمونه برداری شد. با مشاهده اسپرم در زیر میکروسکوپ، نمونه حاوی اسپرم را به داخل لوله فالکن ریخته و درانکوباتور 37 درجه نگهداری می گردید تا در مراحل جهت برداشت و تزریق اسپرم مورد استفاده قرار گیرد. نمونه های فاقد اسپرماتوزوئید بلافاصله بداخل محلول بوئین منتقل شده تا سپس تهیه لام و رنگ آمیزی در آزمایشگاه پاتولوژی مورد بررسی قرار گیرند.

نتایج

نتایج این بررسی نشان داد که میزان FSH، LH و تستوسترون به ترتیب در تعداد 23 (46%) ، 22 (44%) و 20 (40%) نفر غیر طبیعی گزارش شد. میزان FSH سرم در 23 نفر بالاتر از حد طبیعی آن بود که از این میان در 12 مورد بیش از سه برابر حد طبیعی مشاهده شد. در ضمن، میزان LH سرم در 22 بیمار بالاتر از حد طبیعی آن بود که از این میان در 13 بیمار بیش از دو برابر حد نرمال آن بود. افزایش غلظت FSH دارای رابطه مستقیم با میزان LH، اما میزان غیر طبیعی LH+FSH دارای رابطه معکوس با میزان غیر طبیعی هورمون تستوسترون داشت.

وضعیت پاتولوژی نمونه های بیوپسی بیضه در50 مورد افراد دچار آزوسپرمی غیر انسدادی در جدول 1، گزارش شده است. تمام بیماران دارای سندرم سلول سرتولی دارای LH+FSH غیر طبیعی بودند، اما 4 نفر آزوسپرمی با مشکل توقف روند اسپرماتوژنز نیز وضعیت هورمونی غیر طبیعی داشتند. با معاینه فیزیکی، حجم بیضه در دو گروه طبیعی و کوچک تقسیم شد که در 54%، موارد حجم بیضه طبیعی بود. حجم بیضه و ارتباط آن با وضعیت هورمونی در جدول 2 مشخص شده است. بطور کلی، 4 مورد LH+FSH بالا در افراد آزوسپرمی با حجم بیضه طبیعی مشاهده گردید، اما افزایش هورمون FSH در 16 نفر از مردان آزوسپرمی با حجم بیضه کوچک مشاهده گردید.

بحث

امروزه، استخراج اسپرماتوزوئید با روش غیرتهاجمی TESE و انجام ICSI بعنوان یک روش درمانی مؤثر تلقی می‎شود که اولین تولد حاصل از این روش در سال 1994 گزارش گردید (1). متاسفانه روش TESE نمی‏تواند در تمام موارد جهت مردان نابارور مبتلا به آزواسپرمی غیر انسدادی تهیه اسپرم مؤثر واقع شود که این مسئله می‎تواند مشکلات روحی – روانی را برای زوجین بوجود آورد. بنابراین باید تلاش نمود تا با انتخاب روش صحیح، بررسی مشکل و اتیولوژی آزوسپرمی به تعدادی اسپرم مورد نیاز جهت درمان ناباروری دست یافت. در این راستا بسیاری بر این باورند که انجام TESE جهت مردان آزوسپرم با غلظت بالای FSH غیر ضروری می‏باشد (9). ظاهراً افزایش FSH سرم بیانگر آسیب شدید بیضه مانند سندرم سلول سرتولی و یا توقف اولیه اسپرماتوژنز می‏باشد (9، 5).

مطالعات اخیر در رابطه با انجام TESE جهت مردان مبتلا به آزوسپرمی غیر انسدادی و درمان به روش ICSI تردیدهایی را در رابطه با گزارشات قبلی ایجاد نموده است. در حال حاضر، بنظر می‏رسد که نمی‏توان به اصل فوق (9) بعنوان یک قانون کلی در درمان مردان مبتلا به آزوسپرمی غیر انسدادی اکتفا نمود (6-5) . در مطالعه ای آینده‏نگر Rothman و همکاران در افراد آزواسپرم مشخص گردید که بیش از 50% آنها دارای افزایش FSH بودند (10). بنابراین، نمی‏توان میزان FSH را به تنهایی بعنوان یک فاکتور پیش بینی کننده عنوان نمود.

همچنین، در مطالعات اخیر Tournaye در آمریکا و Ezeh در انگلستان مشخص کرد که در پیش از 50% موارد آزوسپرمی غیر انسدادی بدون توجه به میزان سطح هورمون FSH واندازه بیضه، می‏توان اسپرماتوزوئید زنده را از بافت بیضه استخراج نمود (8-7). همچنین، Gilbaugh متوجه شد که 48% از بیماران آزوسپرم با غلظت FSH بیش از mIU/ml 30 دارای اسپرم زنده در بیوپسی بیضه بوده و بقیه دارای سندرم سلول سرتولی بودند (11). وی بیان نمود که بیوپسی بیضه را می‏توان در بیماران آزوسپرم با غلظت FSH بالا براساس تشخیص متخصص امر انجام داد. البته باید توجه نمود که اگر غلظت FSH سرم بیشتر از سه برابر مقدار طبیعی باشد و بیضه ها نیز دچار آتروفی شده باشند، بیوپسی بیضه غیر ضروری و شاید انجام این کار وضعیت بافت بیضه را حتی وخیم تر سازد (9).

نتایج مطالعه حاضر نیز بیانگر آن است که بعضی از اصول جاری در درمان ناباروری مردان آزوسپرم بایستی مورد تجدید نظر مجدد قرارگیرد. از جمله اینکه، افزایش غلظت FSH همیشه بیانگر آتروفی اپی تلیوم ژرمینال نمی‏باشد، بلکه ممکن است در ناحیه ای از بافت بیضه روند اسپرماتوژنز فعال باشد.همچنین ، باید در نظر داشت که جهت دستیابی به اسپرماتوزوئید ممکن است که از بیش از یک ناحیه بیضه عمل بیوپسی انجام شود. در ضمن، باید از دستکاری و عمل TESE در موارد آزوسپرمی با بیضه آتروفی شده و یا دارای اندازة بسیار کوچک پرهیز نمود. یکی از مواردی که باید به آن توجه نمود، اندازه بیضه طبیعی مردان آزوسپرم غیر انسدادی است. در این مطالعه مشخص شد که اکثر بیماران (54%) دارای اندازه بیضه طبیعی بودند که از این میان فقط در 4 مورد FSH+LH غیر طبیعی مشاهده شد. این در حالیست که اکثر بیماران با بیضه کوچک دارای وضعیت هورمونی غیر طبیعی بودند. در این راستا، Ezeh و همکاران به این نتیجه رسیدند که تمام افرادی که دارای بیضه کوچک می باشند، اندازة بیضه با افزایش هورمونی رابطه مستقیمی وجود ندارد (7). علاوه بر این هر چند آزمایش هورمونهای LH و تستوسترون حائز اهمیت است ولی نمی‏توان ازآن بعنوان یک تست تشخیصی برای آگاهی وضعیت اسپرماتوژنز در مردان آزوسپرم استفاده نموده (12).

بطور کلی، نتایج این تحقیق همانند چندین گزارش اخیر مشخص نمود که غلظت FSH بالا در تمام موارد آزوسپرمی نمی‏تواند مشخصه عدم وجود اسپرماتوزوئید در بافت بیضه باشد. جهت انجام TESE، بـاید وضعیـت هـورمـونهای جنسی، تاریخچه ناباروری، گزارشات قبلی در پی انجام بیوپسی بیضه، و در نهایت اندازه حجم بیضه را مد نظر داشت تا از انجام TESE دارای نتیجه منفی کاسته شود. جالب توجه اینکه، اخیراً Ballesca و همکاران از کشور اسپانیا با مطالعه خود بر روی 17 مرد مبتلا به آزوسپرمی غیر انسدادی بیان داشتند که با اندازه گیری هورمون اینهبین می‏توان وضعیت اسپرماتوژنز را پیش بینی نمود (6). نتایج تحقیق آنها نشان داد که اینهبین تحت تاثیر سلولهای مراحل نهایی اسپرماتوژنز در داخل لوله های منی ساز بیضه تولید می‎شود. بنابراین، گر چه FSH نمی‏تواند وضعیت اسپرماتوژنز را بدرستی مشخص کند، ولی اینهبین نقش ارزنده ای را در این راستا ایفاء می‎کند.

تشکر و قدردانی

از زحمات خانم نسرین شکرریز جهت انجام تایپ این مقاله تشکر و قدر دانی می گردد.

Silber S.J., Nagy Z.P., Lui J., et al. Conventional in vitro fertilization versus intracytoplasmic sperm injection for patients requiring microsurgical sperm aspiration. Hum Reprod. 1994; 9: 1705-9.
Silber S.J. Sertoli cell only revisited. Hum Reprod. 1995; 10: 1031-2.
Crafr I., Bennett V., Nichoson N. Fertilizing ability spermatozoa. Lancet. 1993; 342: 864.
Bergmann M., Behre H., Nieschlag E. Serum FSH and testicular morphology in male infertility.Clin Endocrinol. 1994; 40: 133-6.
Martin – du-pan R.C., Bischof P.Increased follicle stimulating hormone in infertile.Hum Reprod 1995; 10: 1940-50.
Ballesca J., Balasch J., Calafell J.M. Serum inhibin B detrmination is predictive of successfultesticular sperm extraction in men with non-obstructive azoospermia. Hum Reprod. 2000; 15:1734-38.
Ezeh U.I., Moore H.D., Cooke I.D. Correlation of testicular sperm extraction with morphological, biophysical and endocrine profiles in men with azoospermia due to primary gornal failure. Hum Reprod. 1998; 13: 3066-76.
Tournaye H., Liu J., Nagy P.Z., et al. Correlation between testicular histology and outcome after intracytoplamic sperm injection using testicular spermatozoa. Hum Reprod.1996; 11: 126-132.
Jarow J.P., Espeland M.A., Lipshulk L.I. Evaluation of the azoospermia patient. J Urol. 1998; 139(6): 1260-3.
Rothmen C.M., Sims C.A., Stotts C.L. Sertoli cell only syndrome. Fertil Steril. 1982; 38: 388-90.
Gilbargh J.H., Patel V.R., Turek P.J., et al. Testis biopsy findings in azoospermic patients with markedly elevated serum FSH. J Urol. 1997; 157(1): 144-6.
Rowe P.J., Comhaire F.H., Hargreave T.B., et al. WHO manual for the standardized investigation, diagnosis and management of infertile male. Cambridge Uni Press. 2000; 9: 28.