Differential DNA methylation pattern and sperm quality in men with varicocele

• Published in: Fertility and sterility Vol. 114; no. 4; pp. 770 - 778
• Main Authors: Santana, Viviane Paiva, James, Emma Rae, Miranda-Furtado, Cristiana Libardi, Souza, Mateus Felipe de, Pompeu, Camila Pinho, Esteves, Sandro Cassiano, Carrell, Douglas T., Aston, Kenneth Ivan, Jenkins, Timothy Gerald, Reis, Rosana Maria dos
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: United States Elsevier Inc 01.10.2020
• Subjects: Adult; DNA methylation; DNA Methylation - physiology; epigenetics; Humans; Male; Semen Analysis - methods; semen quality; spermatozoa; Spermatozoa - cytology; Spermatozoa - physiology; varicocele; Varicocele - diagnosis; Varicocele - genetics; Varicocele - physiopathology; DNA methylation; semen quality; spermatozoa; epigenetics; varicocele
• ISSN: 0015-0282; 1556-5653
• DOI: 10.1016/j.fertnstert.2020.04.045

To study the global DNA methylation pattern in spermatozoa of patients with varicocele as well as investigate their semen quality. Prospective observational case-control study. University-affiliated hospital. A total of 26 men with varicocele and 26 fertile men without the disorder. Analysis of semen quality and sperm DNA methylation patterns. Semen quality evaluated by semen analysis, and sperm DNA methylation patterns investigated using the Infinium MethylationEPIC BeadChip platform. Men with varicocele displayed decreased semen quality. The sperm DNA methylation analysis showed that men with varicocele exhibit global hypomethylation in comparison with the control group. A total of 59 differentially methylated CpG sites were identified, most of them hypomethylated in the varicocele group. In regional analyses, 1,695 DNA regions were differentially methylated in men with varicocele. These regions show associations with gamete generation, meiotic and meiosis cell cycle, and semen quality based on gene ontology analysis. Gene ontology results suggest that changes in methylation may be associated with the low semen quality phenotype observed in some varicocele patients because the observed differentially methylated regions in varicocele patients are related to male reproductive pathways. Additionally, the varicocele grade may influence the magnitude of global sperm DNA methylation change. To our knowledge, this is the first report analyzing changes at a regional or CpG-specific level in men with varicocele. Patrón diferencial de metilación del ADN y calidad espermática en hombres con varicocele. Estudiar el patrón global de metilación de ADN en espermatozoides de pacientes con varicocele así como investigar su calidad seminal. Estudio de casos y controles observacional prospectivo. Hospital afiliado a una universidad. Un total de 26 hombres con varicocele y 26 hombres fértiles sin la patología. Análisis de la calidad del semen y patrones de metilación del ADN espermático. Calidad del semen evaluado mediante análisis de semen y patrones de metilación del ADN espermático investigados usando la plataforma Infinium de metilaciónEPIC BeadChip. Los hombres con varicocele mostraron calidad seminal disminuida. El análisis de metilación de ADN espermático mostró que varones con varicocele presentan hipometilación global comparado con el grupo control. Se identificaron un total de 59 sitios CpG diferencialmente metilados, la mayoría hipometilados en el grupo con varicocele. En los análisis regionales, 1,695 regiones de ADN estaban diferencialmente metiladas en hombres con varicocele. Estas regiones muestran asociaciones con generación de gametos, ciclo celular de mitosis y meiosis, y calidad del semen basada en el análisis de ontología genética. Los resultados de la ontología de genes sugieren que los cambios en la metilación pueden estar asociados con fenotipo de baja calidad seminal observada en algunos pacientes con varicocele debido a que las regiones diferencialmente metiladas observadas en pacientes con varicocele están asociadas a las rutas reproductivas masculinas. Además, el grado de varicocele puede influir en la magnitud de cambio global de la metilación de ADN espermático. Según nuestro conocimiento, esta es la primera publicación que analiza cambios a nivel regional o específico CpG en hombres con varicocele. metilación de ADN, epigenética, calidad de semen, espermatozoides, varicocele.