Fertilitetsbehandling af mænd med Klinefelters syndrom

Klinefelters syndrom (KS) blev første gang beskrevet i 1942 [1]. Det er den hyppigste kromosomafvigelse hos mennesker og forekommer hos 1:660 nyfødte drenge [2]. Størstedelen af drenge og mænd med KS har karyotypen 47,XXY (Figur 1), mens ca. 1/10 har en mosaiktilstand. KS er forbundet med en øget risiko for både somatiske og psykiske sygdomme [3]. I denne statusartikel fokuseres udelukkende på fertilitetsmæssige aspekter.

Indtil slutningen af sidste århundrede var praktisk taget alle par, hvor manden havde KS, henvist til behandling med donorsæd. Siden er det blevet muligt at lave mikroinsemination, hvor en enkelt spermatozo med en tynd pipette føres ind i hver af partnerens oocytter [4], samt udføre mikrodissektion, hvor testiklerne åbnes og undersøges for tilstedeværelse af spermatozoer ved en mikroskopisk testikelspermekstraktion (m-TESE) [5]. Mikroinsemination er en metode, der kun kan udføres i forbindelse med in vitro-fertilisering (IVF), og som muliggør befrugtning, selv om der er ekstremt få spermatozoer. IVF-behandling indebærer, at den kvindelige partner behandles med hormoner og får udtaget oocytter gennem en kanyle, som indføres i æggestokkene via skeden.

Histologisk er testiklerne ved KS domineret af såkaldt Sertoli cell-only-syndrom, hvor tubuli seminiferi udelukkende består af Sertoliceller – men uden tilstedeværelse af spermatozoforstadier. Derudover ses en tiltagende hyalinisering af testikelparenkymet med alderen samt hyperplasi af de androgenproducerende Leydigceller, som ligger mellem tubuli. Dette sammenholdt med ændret testikulær vaskularisering forklarer en øget ratio mellem intratestikulært testosteron og serumtestosteron [6]. Imidlertid kan man ofte finde små foci med normalt kalibrerede tubuli spredt i testiklerne, og i disse vil der ofte være spermatogenese og modne spermatozoer, som er haploide med 23 kromosomer inkl. ét kønskromosom [7].

Der er i litteraturen modstridende resultater med hensyn til mekanismerne bag den sparsomme spermatogenese. Forsøg, hvor man har transplanteret tidlige stadier af XY-kimceller fra mus eller tyre ind i tubuli hos en XXY-recipient af samme art, viste, at XY-kimcellerne kunne gennemgå spermatogenese og udvikle sig til spermatozoer i testiklerne hos XXY-recipienten [8, 9]. Dette indikerer, at den sparsomme spermatogenese skyldes, at celler med XXY ikke kan undergå meiose snarere end en Sertolicelle defekt. Omvendt har man i et nyere humant studium observeret to forskellige typer af Sertoliceller i testiklerne hos mænd med KS [10]. Den ene type af Sertoliceller havde karyotypen 47,XXY, var umodne og fandtes specielt i degenererede tubuli. Disse umodne Sertoliceller udtrykker X-inactive specific transcript (XIST), der normalt findes i Sertoliceller i føtallivet, og som har betydning for X-kromosominaktivering. Den anden type af Sertoliceller havde karyotypen 46,XY og fandtes i de områder, hvor der var fokal spermatogenese. Disse Sertoliceller udtrykte ikke XIST [10]. Fokal spermatogenese i KS-testikler synes således betinget af tab af et X-kromosom i kønscellelinjen og tilsyneladende også i de associerede Sertoliceller, selv om der i litteraturen er modstridende resultater med hensyn til sidstnævnte.

Klinefelters syndrom med ejakulerede spermatozoer

Langt de fleste mænd med KS har azoospermi (ingen spermatozoer i sædvæsken), men i et par studier påvistes et lille antal spermatozoer (< 0,1 mio./ml) i ejakulaterne hos mænd med 47,XXY-karyotype hos hhv. 7% (9 af 130) i alderen 15-23 år [11] og hos 8,3% (7 af 84) i alderen 15-58 år [12]. I en periode på 26 år har vi i Fertilitetsklinikken (Odense Universitetshospital & Regionshospitalet, Horsens) fået henvist i alt 148 mænd med KS. Af disse havde kun fem mænd (3,4 %) i alderen 28-31 år oligozoospermi, mens de øvrige havde azoospermi. Blandt mændene med oligozoospermi har én opnået biologisk faderskab to gange og fået en rask pige og en rask dreng, mens to andre hver har fået en rask pige [12]. En fjerde mand har fået nedfrosset tre ejakulater. På verdensplan er der kun beskrevet lidt over 20 børn undfanget med ejakulerede spermatozoer fra mænd med KS, de fleste ved mikroinsemination [13-15].

Udtagning af spermatozoer fra testiklerne

Blandt infertile mænd har 10-15% azoospermi [16]. Mænd med azoospermi er en meget heterogen gruppe, hvoraf 10-15% har KS [17, 18]. Mens man ved obstruktiv azoospermi og mange tilfælde med nonobstruktiv azoospermi kan udtage spermatozoer ved en nålebiopsi, er dette sjældent muligt ved KS. Det skyldes, at der i bedste fald kun er små foci med spermatogenese og fuld opmodning af spermatozoer, og sandsynligheden for at ramme sådanne foci ved en nålebiopsi er lav.

Den mest udbredte kirurgiske teknik til at høste spermatozoer fra testiklerne hos mænd med KS er m-TESE [5]. Ved denne teknik, der normalt foregår i universel anæstesi, åbnes testiklerne, hvorefter testikelparenkymet undersøges under operationsmikroskop. Hos mænd med KS udgøres størstedelen af testikelvævet af slanke, lige tubuli seminiferi omgivet af interstitielt væv. Sådanne tynde tubuli er sædvanligvis opbygget af Sertoliceller – men uden spermatozoer eller spermatozoforstadier.

Hos mange mænd med KS kan man finde små foci med normalt kalibrerede og snoede tubuli (Figur 2). Disse kan udtages med mikropincet og undersøges for tilstedeværelse af spermatozoer, som vil kunne bruges direkte til befrugtning af partnerens oocytter ved mikroinsemination, eller de kan kryopræserveres (ved –196 °C) med henblik på senere anvendelse (Figur 3).

Subkapsulær orkiektomi [19], hvor testikelparenkymet fra den ene testikel udtages in toto og undersøges for tilstedeværelse af spermatozoer, har i en periode været anvendt som alternativ til m-TESE. Ved at fjerne den ene testikel, fjernes imidlertid også halvdelen af de Leydigceller, der producerer testosteron. Derfor ses der efterfølgende et testosteronfald af samme størrelsesorden som ved bilateral m-TESE [19].

Strategier for fertilitetsbehandling

Oprindeligt injiceredes friskt udtagne spermatozoer i friskt udtagne oocytter [5]. Udtagning af oocytter kan kun planlægges få dage i forvejen, og det er vanskeligt at planlægge m-TESE med så kort frist. Derfor kryopræserveres spermatozoer udtaget ved m-TESE ofte med henblik på at disse kan optøs og injiceres i den kvindelige partners oocytter i forbindelse med ægudtagning på et senere tidspunkt.

Alle strategier har fordele og ulemper (Figur 3). I Vestdanmark har vi indtil for relativt nyligt primært udtaget og kryopræserveret oocytter fra den kvindelige partner og så efterfølgende planlagt m-TESE, hvor friskt udtagne spermatozoer injiceres i optøede æg [20, 21]. Baggrunden for dette koncept har været at undgå at udsætte et ofte meget lille antal spermatozoer for unødig kryopræservering. Hvis der ved m-TESE blev høstet flere spermatozoer, end der var oocytter, er de overskydende spermatozoer dog altid blevet kryopræserveret med henblik på evt. ny behandling med friskt udtage oocytter. Dette giver flere behandlingskombinationer (Figur 3).

Studier har vist, at man kan opnå lige så gode resultater med kryopræserverede og optøede spermatozoer som med friske spermatozoer. Hertil kommer, at man ved modellen med friskt udtagne spermatozoer og tidligere udtagne, optøede oocytter udsætter mange kvinder for unødig hormonstimulation og ægudtagning, idet man ved m-TESE kun finder testikulære spermatozoer hos mindre end halvdelen [22]. Derfor udtages og kryopræserveres nu primært spermatozoer fra mandlige patienter med KS i både Øst- og Vestdanmark – og kun ved fund af spermatozoer hormonstimuleres den kvindelige partner efterfølgende med blik på ægudtagning. Der pågår et stort arbejde med at identificere mulige prædiktorer for at finde spermatozer i testis [22].

Testosteronniveau og hormonel forbehandling forud for mikroskopisk testikelspermekstraktion

Intratestikulært testosteron har stor betydning for spermatogenesen. Koncentrationen af testosteron i testiklerne er 40-500 gange højere end i blodbanen. Testosteronsubstitutionsbehandling har derimod en negativ indflydelse på spermatogenesen, idet dette vil nedsætte koncentrationen af intratestikulært testosteron, fordi egenproduktionen vil blive nedsat via en hæmmet udskillelse af det luteiniserende hormon (LH) og follikelstimulerende hormon (FSH) forårsaget af det eksogent tilførte testosteron.

Mænd med KS og lave testosteronværdier behandles præoperativt med humant choriongonadotropin (hCG) i 3-6 måneder for at bringe testosteron i niveau før udtagning af spermatozoer. HCG ligner LH og virker på de samme receptorer på de interstitielt beliggende Leydigceller, der producerer testosteron. Men da hCG har meget længere halveringstid end LH, er det i klinikken meget lettere at behandle med hCG, som det er tilstrækkeligt at injicere to gange ugentligt for at opnå terapeutisk niveau. Da testosteron-stigningen sekundært hæmmer FSH-sekretionen, suppleres sædvanligvis også med et FSH-præparat, som også stimulerer spermatogenesen. FSH injiceres tre gange ugentligt. I tilfælde af høj østrogen-/testosteronratio behandles præoperativt med aromatasehæmmere. Der mangler bedre dokumentation for effekten af forbehandling med hCG og aromatasehæmmere på chancen for at finde spermatozoer ved m-TESE.

Graviditeter med spermatozoer fra mænd med Klinefelters syndrom

I et systematisk review, som inkluderede 37 trials, fandtes spermatozoer hos > 40% mænd med KS, og 16% af i alt 1.248 KS-patienter, der fik foretaget forsøg på udtagning af spermatozoer fra testiklerne, fik mindst et levende barn [22]. Denne diskrepans kan enten skyldes, at ikke alle mænd, som har fået udtaget spermatozoer, har anvendt disse til befrugtning, eller at de udtagne spermatozoer har reduceret fertilitetspotentiale. I Danmark, hvor vi har udført m-TESE siden 2015, har vi fundet spermatozoer i testiklerne hos 42% af i alt 93 opererede mænd med KS. Blandt de mænd, som primært har fået kryopræserveret testisvæv, har mange par ikke afsluttet deres behandlingsforløb, og adskillige yngre mænd har endnu ingen partner men har fået kryopræserveret testisvæv, inden de skulle i androgensubstitutionsbehandling, og derfor kan graviditetsraten for denne gruppe endnu ikke opgøres. For par, hvor man har kryopræserveret oocyter fra den kvindelige partner, ligger vores graviditetsrater på internationalt niveau (Tabel 1).

Med undtagelse af to trillingegraviditeter [23], hvor et foster med 47,XXY-karyotype i hvert tilfælde blev »reduceret«, er der ikke beskrevet børn med KS født af KS-fædre. Baggrunden herfor er, som nævnt i introduktionen, at det formentlig kun er kønsceller med normal 46,XY-karyotype, der kan gennemgå meiosen [7]. Omvendt har man i enkelte studier fundet en øget hyppighed af kønskromosom hyperploidi i spermatozoer fra KS-mænd sammenlignet med mænd med normal karyotype [12, 14]. I de fleste studier har man dog fundet haploid kønskromosombesætning i ⁓95% spermatozoer [15]. Imidlertid vil der stadig kunne opstå nondisjunction i et X-kromosom i den første meiotiske deling hos mænd med KS (med normal cellelinje) eller i et X-kromosom i første eller anden meiotiske deling hos deres kvindelige partnere. Hvis hyppigheden heraf svarer til hyppigheden i baggrundsbefolkningen, må man forvente, at risikoen for, at en KS-mand får en dreng med KS, er ca. 1:660 som baggrundsbefolkningen.

Fertilitetsbevaring hos mænd med Klinefelters syndrom

Testiklerne hos drenge med KS vokser i puberteten til et volumen på omkring 6 ml, hvorefter en degeneration af Sertoliceller, hyalinisering af tubuli og et tiltagende fald i antallet af kimceller ses [24]. Det kunne derfor forekomme hensigtsmæssigt at høste spermatozoer kort tid efter puberteten. Imidlertid har man kun kunnet identificere spermatozoer i testikelvæv fra mindre end 10% KS-drenge under 16 år [25]. Specielt i to studier fra henholdsvis Frankrig og Belgien, hvor man foretog traditionel testisbiopsi, opnåedes meget nedslående resultater. I et mindre studium fra USA, hvor man anvendte m-TESE, lykkedes det imidlertid at høste spermatozoer hos syv ud af ti unge mænd med KS i alderen 14-22 år. Selv om det er hensigtsmæssigt at kryopræservere spermatozoer, før mænd med KS sættes i testosteronsubstitutionsbehandling, tilrådes udtagning af testikelvæv indtil videre tidligst i de sene teenageår [25].

I et nyere systematisk review påvistes spermatogonier hos 100% i føtallivet og tidlig barndom, og hos præpubertale drenge var der spermatogonier hos 83%, mens sådanne celler kun kunne påvises hos henholdsvis 42,7% og 48,5% omkring puberteten og i voksenlivet [26]. Derfor kunne det forekomme hensigtsmæssigt at tage en testikelbiopsi allerede tidligt i livet med henblik på at høste stamceller og tidlige spermatozoforstadier til senere modning. Imidlertid diagnosticeres 90% først efter puberteten [2]. Hertil kommer, at man ikke kender evt. negative konsekvenser af at foretage testikelbiopsi tidligt i barndommen, samt at metoder til at udvikle humane spermatozoer fra spermatogonier in vitro [27] eller i f.eks. en dyremodel [28] endnu ikke er fuldt udviklet.

Fremtiden

Den store andel af mænd med KS hos hvem, man ikke finder spermatozoer, eller hvor det ikke lykkes at opnå graviditet efter m-TESE, er fortsat henvist til behandling med donorsæd. Men i et studium fandtes, at ca. 0,5% såkaldte inducerede primordiale stamceller (iPS) fra mus med XXY tabte det ene X-kromosom under dyrkning [29]. Mekanismen er måske den samme som den, der kan observeres in vivo, når der opstår små foci med spermatogenese og sædcelleproduktion i testiklerne hos mænd med KS. Med nyere teknikker er det i dag muligt at fremstille iPS fra f.eks. en hudbiopsi. Hvis også en mindre andel iPS fra mænd med KS skiller sig af med det ene X-kromosom, kan en lille fraktion af normale diploide celler måske udvikle sig til modne spermatozoer i det rette miljø og med de rette påvirkninger [30].