Summary

Puberty blockers (drugs that pause puberty) are often called a reversible pause, but little is known about their effect on the testicles. Mayo Clinic researchers examined tissue stored from children having surgery to preserve fertility. All 16 born-male patients with gender dysphoria in their tissue bank had taken puberty blockers. Treated children's tissue showed mild to severe shrinking of the sperm-making tubes; one 12-year-old on a blocker plus oestrogen had 59% of tubes completely shrunken. Detailed cell tests on one 14-year-old after more than four years on blockers found sperm-forming cells stuck at an early stage, and computer models judged the tissue to be like a child's before puberty. The authors say this raises 'a potential concern' about full reversibility. It is an early, unchecked signal: few treated patients, mixed drugs, no follow-up after stopping, no fertility measure.

Key findings

• Από 87 ασθενείς σε μια τράπεζα παιδικού ιστού όρχεων της Mayo Clinic, οι 16 (18%) είχαν δυσφορία φύλου. Και οι 16 είχαν πάρει αναστολείς εφηβείας και οι 9 (56%) τους έπαιρναν κατά την επέμβαση διατήρησης της γονιμότητας.
• Τα φάρμακα που μετρήθηκαν ως «αναστολείς εφηβείας» περιλάμβαναν πραγματικούς αναστολείς (leuprolide, histrelin, triptorelin) αλλά και οιστρογόνα και άλλα ορμονικά φάρμακα (medroxyprogesterone, spironolactone), που λήφθηκαν για 3 έως 52 μήνες. Η μέση ηλικία κατά την επέμβαση ήταν 12,5 ετών.
• Όλοι οι ασθενείς με δυσφορία φύλου επέλεξαν επέμβαση αφαίρεσης ιστού αντί για δείγμα σπέρματος, επειδή δεν ήθελαν ή δεν μπορούσαν να εκσπερματώσουν. 2 από τους 9 ασθενείς υπό θεραπεία είχαν ανωμαλίες στους όρχεις κατά την εξέταση.
• Εξετάζοντας περίπου 50 σωληνάρια ανά δότη σε 19 δότες χωρίς καρκίνο, η πυκνότητα των κυττάρων στα σωληνάρια αυξανόταν με την ηλικία στα παιδιά χωρίς θεραπεία, αλλά δεν άλλαζε με την ηλικία στα παιδιά υπό θεραπεία. Ένα 12χρονο υπό αναστολέα και οιστρογόνα για 14 μήνες είχε το 59% των σωληναρίων πλήρως συρρικνωμένα, με μικροσκοπικές εναποθέσεις ασβεστίου.
• Λεπτομερείς γονιδιακοί έλεγχοι σε μεμονωμένα κύτταρα από έναν 14χρονο μετά από περισσότερους από 52 μήνες θεραπείας (11.199 κύτταρα, που σε συνδυασμό με δημόσια δεδομένα έφτασαν τα 130.100) βρήκαν ότι πάνω από το 90% των κυττάρων που σχηματίζουν σπέρμα είχαν κολλήσει σε πρώιμο στάδιο, καθώς και ασυνήθιστες καταστάσεις στα κύτταρα υποστήριξης που τρέφουν το αναπτυσσόμενο σπέρμα.
• Ένα υπολογιστικό μοντέλο εκπαιδευμένο μόλις σε 10 άτομα (5 παιδιά πριν την εφηβεία, 5 νεαροί ενήλικες) έκρινε ότι ο ιστός του 14χρονου υπό θεραπεία ήταν σαν παιδικός πριν την εφηβεία. Οι ίδιοι οι συγγραφείς λένε ότι η μικρή ομάδα εκπαίδευσης είναι σημαντική αδυναμία.
• Οι συγγραφείς καταλήγουν ότι η συρρίκνωση και τα ανώριμα κύτταρα «εγείρουν πιθανή ανησυχία» για την πλήρη αναστρεψιμότητα και τη μελλοντική γονιμότητα. Η μελέτη δεν εξέτασε την ανάκαμψη μετά τη διακοπή ούτε μέτρησε τη γονιμότητα.

Abstract

Spermatogonial stem cell (SSC) acquisition of meiotogenetic state during puberty to produce genetically diverse gametes is blocked by drugs collectively referred as 'puberty blocker' (PB). Investigating the impact of PB on juvenile SSC state and function is challenging due to limited tissue access and clinical data. Herein, we report largest clinically annotated juvenile testicular biorepository with all children with gender dysphoria on chronic PB treatment highlighting shift in pediatric patient demography in US. At the tissue level, we report mild-to-severe sex gland atrophy in PB treated children. We developed most extensive integrated single-cell RNA dataset to date (>100K single cells; 25 patients), merging both public and novel (52 month PB-treated) datasets, alongside innovative computational approach tailed for germ cells and evaluated the impact of PB and aging on SSC. We report novel constitutional ranges for each testicular cell type across the entire age spectrum, distinct effects of treatments on prepubertal vs adult SSC, presence of spermatogenic epithelial cells exhibiting post-meiotic-state, irrespective of age, puberty status, or PB treatment. Further, we defined distinct effects of PB and aging on testicular cell lineage composition, and SSC meiotogenetic state and function. Using single cell data from prepubertal and young adult, we were able to accurately predict sexual maturity based both on overall cell type proportions, as well as on gene expression patterns within each major cell type. Applying these models to a PB-treated patient that they appeared pre-pubertal across the entire tissue. This combined with the noted gland atrophy and abnormalities from the histology data raise a potential concern regarding the complete 'reversibility' and reproductive fitness of SSC. The biorepository, data, and research approach presented in this study provide unique opportunity to explore the impact of PB on testicular reproductive health.

Conclusion

The authors report mild-to-severe testicular tubule atrophy in puberty-blocker-treated children and an immature, prepubertal-like profile in the testis of a patient treated for more than 52 months. They conclude that, combined with the gland atrophy and histological abnormalities, this raises 'a potential concern regarding the complete reversibility and reproductive fitness' of spermatogonial stem cells. They also report rare post-meiotic (spermatid-like) cells in prepubertal tissue, irrespective of age, puberty status or treatment. They say the biorepository, data and research approach 'provide unique opportunity to explore the impact of PB on testicular reproductive health.'