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

• Mayo Clinic'in çocuk testis dokusu bankasındaki 87 hastadan 16'sında (%18) cinsiyet disforisi vardı. 16'sının tamamı ergenlik engelleyici kullanmıştı ve 9'u (%56) doğurganlığı koruma ameliyatı sırasında bunları kullanıyordu.
• 'Ergenlik engelleyici' sayılan ilaçlar, gerçek engelleyicilerin (leuprolide, histrelin, triptorelin) yanı sıra östrojen ve diğer hormon ilaçlarını (medroxyprogesterone, spironolactone) da içeriyordu ve 3 ila 52 ay kullanılmıştı. Ameliyattaki ortalama yaş 12,5'ti.
• Cinsiyet disforisi olan hastaların tamamı, boşalmak istemedikleri ya da boşalamadıkları için sperm örneği vermek yerine doku alınmasına yönelik ameliyatı seçti. Tedavi gören 9 hastadan 2'sinde muayenede testis anormallikleri vardı.
• Kanseri olmayan 19 vericide verici başına yaklaşık 50 tüpe bakıldığında, tüplerdeki hücre yoğunluğu tedavi görmeyen çocuklarda yaşla birlikte arttı, ancak tedavi gören çocuklarda yaşla birlikte değişmedi. Bir engelleyici artı östrojeni 14 ay kullanan 12 yaşındaki bir çocukta tüplerin %59'u tamamen küçülmüş ve küçük kalsiyum birikintileri vardı.
• 52 aydan uzun tedaviden sonra 14 yaşındaki bir gençten alınan tek hücreler üzerinde yapılan ayrıntılı gen testleri (11.199 hücre; açık verilerle birleştirilince 130.100 hücre), sperm oluşturan hücrelerin %90'ından fazlasının erken bir aşamada takılı kaldığını ve gelişen spermi besleyen destek hücrelerinde alışılmadık durumlar olduğunu buldu.
• Yalnızca 10 kişi üzerinde (ergenlik öncesi 5 çocuk, 5 genç yetişkin) eğitilen bir bilgisayar modeli, tedavi gören 14 yaşındaki gencin dokusunu ergenlik öncesi bir çocuğunkine benzer buldu. Yazarların kendileri, küçük eğitim grubunun büyük bir zayıflık olduğunu söylüyor.
• Yazarlar, küçülmenin ve olgunlaşmamış hücrelerin tam geri dönüşebilirlik ve gelecekteki doğurganlık açısından 'olası bir kaygı doğurduğu' sonucuna varıyor. Çalışma, bıraktıktan sonraki iyileşmeyi test etmedi ya da doğurganlığı ölçmedi.

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.'