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

• Iš 87 pacientų Mayo Clinic vaikų sėklidžių audinio banke 16 (18 %) turėjo genderinę disforiją. Visi 16 buvo vartoję brendimo blokatorius, o 9 (56 %) vartojo juos vaisingumo išsaugojimo operacijos metu.
• Vaistai, laikyti „brendimo blokatoriais“, apėmė tikrus blokatorius (leuprolidą, histrelinią, triptorelinį), bet taip pat estrogeną ir kitus hormoninius vaistus (medroksiprogesteroną, spironolaktoną), vartotus 3–52 mėnesius. Vidutinis amžius operacijos metu buvo 12,5 metų.
• Visi pacientai su genderine disforija pasirinko operaciją audiniui pašalinti, o ne spermos mėginį, nes nenorėjo arba negalėjo ejakuliuoti. 2 iš 9 gydytų pacientų ištyrus buvo rasta sėklidžių anomalijų.
• Nagrinėjant maždaug 50 kanalėlių vienam donorui 19 donorų be vėžio, ląstelių tankis kanalėliuose negydytiems vaikams didėjo su amžiumi, o gydytiems vaikams su amžiumi nekito. Vienam 12 metų paaugliui, 14 mėnesių vartojusiam blokatorių ir estrogeną, 59 % kanalėlių buvo visiškai susitraukę su mažyčiais kalcio nuosėdomis.
• Išsamūs pavienių ląstelių genų tyrimai vieno 14 metų paauglio po daugiau nei 52 gydymo mėnesių (11 199 ląstelės, sujungtos su viešais duomenimis iki 130 100 ląstelių) parodė, kad daugiau nei 90 % spermą formuojančių ląstelių sustojo ankstyvoje stadijoje, o ląstelės, maitinančios besivystančią spermą, buvo neįprastos būsenos.
• Kompiuterinis modelis, išmokytas vos su 10 žmonių (5 vaikais prieš brendimą, 5 jaunais suaugusiais), įvertino gydyto 14 metų paauglio audinį kaip panašų į vaiko prieš brendimą. Patys autoriai sako, kad maža mokymo grupė yra pagrindinis trūkumas.
• Autoriai daro išvadą, kad susitraukimas ir nesubrendusios ląstelės „kelia galimą susirūpinimą“ dėl visiško grįžtamumo ir būsimo vaisingumo. Tyrimas netikrino atsigavimo nustojus ir nematavo vaisingumo.

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.'