Die Spermien-DNA-Fragmentation bezieht sich auf Brüche in dem genetischen Material, das die Samenzelle enthält. Diese Fragmentation kann einzelsträngig oder doppelsträngig sein, abhängig von den DNA-Strängen, die von dem Bruch betroffen sind.
Jede Veränderung der DNA in den Spermien des Mannes kann eine Ursache für männliche Unfruchtbarkeit sein, da die Integrität des genetischen Materials entscheidend für eine normale Embryonalentwicklung ist.
Daher kann die Wahrscheinlichkeit, eine Schwangerschaft zu erreichen und diese bis zur Geburt auszutragen, bei einer hohen Anzahl von Läsionen in der Spermien-DNA verringert sein.
Im Anschluss finden Sie ein Inhaltsverzeichnis mit allen Punkten, die wir in diesem Artikel behandeln.
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Spermien-DNA-Fragmentation
Die männliche Fruchtbarkeit und die Samenqualität werden durch den Test des Spermiogramms beurteilt. Dies ist eine Analyse des Samens, die makroskopische Parameter (wie Volumen oder Samenviskosität) und mikroskopische (wie Konzentration, Beweglichkeit und Spermienmorphologie) bewertet.
Es gibt jedoch andere Spermienparameter, die bei dieser Untersuchung nicht bewertet werden und die das Fruchtbarkeitspotenzial des Mannes beeinflussen können.
Dies wäre der Fall bei der DNA-Fragmentation der Spermien. Darüber hinaus kann diese Veränderung im genetischen Material der männlichen Keimzelle vorliegen, während die Parameter der Konzentration, Beweglichkeit und Spermienmorphologie im Ergebnis des Spermiogramms normal sind.
Dennoch können die Parameter der Beweglichkeit und Morphologie der Spermien beeinträchtigt sein und mit der Spermien-DNA-Fragmentation in Zusammenhang stehen.
Auswirkungen auf die männliche Fruchtbarkeit
Erhöhte Raten der Spermien-DNA-Fragmentation wurden mit männlicher Unfruchtbarkeit in Verbindung gebracht. Darüber hinaus wurde die DNA-Fragmentation der Spermien in Bezug auf Techniken der assistierten Reproduktion ausführlich untersucht, wo sie folgende Auswirkungen haben kann:
- Geringere Befruchtungsrate.
- Schlechtere Embryonenqualität.
- Geringere Einnistungsrate.
- Höhere Rate an Fehlgeburten.
Es ist jedoch wichtig klarzustellen, dass der Zusammenhang zwischen einer hohen Spermien-DNA-Fragmentation und diesen Parametern noch immer umstritten ist.
Diagnose mit dem Fragmentationstest
Wie wir bereits gesagt haben, ist es möglich, dass Männer, die normale Spermiogrammwerte aufweisen, einen hohen Fragmentationsindex in der DNA ihrer Spermien haben. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass das Fragmentationsniveau hoch ist, wenn die Samenparameter verändert sind.
In jedem Fall sind zur Beurteilung der Integrität der Spermien-DNA ergänzende Tests erforderlich, die als Fragmentationstests bekannt sind.
Es gibt verschiedene Methoden, um den Grad der Spermien-DNA-Fragmentation im Labor zu messen, aber die am häufigsten verwendeten sind die folgenden:
SCD-Test
Der Sperm Chromatin Dispersion (SCD) Test besteht aus der Dekondensation der Spermien-DNA.
Infolgedessen weisen Spermien mit intakter DNA große Dispersionshöfe auf, während diejenigen mit fragmentierter DNA kleine oder keine Dispersionshöfe um den Kopf aufweisen.
TUNEL-Assay
Der TUNEL-Assay (Terminal Deoxynucleotidyl Transferase-Mediated dUTP Nick-End Labeling) ist eine Technik, die in der Regel die Durchflusszytometrie verwendet, um die DNA-Integrität zu bewerten.
Es beinhaltet eine Färbung mit fluoreszierenden Markern, die sich nur an gebrochene DNA-Stränge binden. Wenn die Probe dann das Durchflusszytometer passiert, zeigt das Fluoreszenzsignal an, wann die DNA fragmentiert ist.
Darüber hinaus ermöglicht der TUNEL-Test den gleichzeitigen Nachweis beider Arten von Brüchen in der Spermien-DNA (Einzel- und Doppelstrang), weshalb dieser Test weit verbreitet ist.
Wie werden die Ergebnisse interpretiert?
Um festzustellen, ob die Samenqualität beeinträchtigt ist, ist es wichtig, den erhaltenen Prozentsatz der Spermien-DNA-Fragmentation mit Referenzwerten zu vergleichen. Im Folgenden werden die häufigsten Referenzbereiche bei der Interpretation der Ergebnisse der Spermienfragmentationsstudie detailliert beschrieben:
- Niedrige oder normale Fragmentation (< 15-20%): Die Samenprobe gilt als von guter Qualität. Bei diesen Werten ist die Eizelle nach der Befruchtung in der Regel in der Lage, die genetischen Schäden des Spermiums zu reparieren, was die Entwicklung eines gesunden Embryos ermöglicht.
- Mittlere Fragmentation (20% - 30%): Es liegt ein moderater Schaden vor. In diesen Fällen kann die Wahrscheinlichkeit einer natürlichen Schwangerschaft oder durch künstliche Befruchtung verringert sein, weshalb die Bewertung anderer Techniken oder antioxidativer Behandlungen empfohlen wird.
- Hohe oder pathologische Fragmentation (> 30%): Weist auf schwere Schäden am genetischen Material hin. Diese Werte werden häufig mit niedrigen Befruchtungsraten, schlechter Embryonenqualität und einem erhöhten Risiko für Fehlgeburten in Verbindung gebracht. In diesem Szenario werden in der Regel fortschrittliche Spermienselektionstechniken oder die Verwendung von testikulären Spermien empfohlen.
Es ist wichtig zu betonen, dass die Interpretation der Ergebnisse der Spermienfragmentationsanalyse immer von einem Spezialisten durchgeführt werden sollte, da ein hoher Fragmentationsindex eine Schwangerschaft nicht zwangsläufig unmöglich macht. Es ist jedoch erforderlich, die am besten geeigneten Behandlungsoptionen vorzuschlagen.
Indikationen für die Fragmentationsstudie
Normalerweise werden diese Tests zur Beurteilung der DNA-Fragmentation des Spermiums durchgeführt, wenn das Paar nach mehreren Fruchtbarkeitsbehandlungen nicht schwanger wird, obwohl es auch andere Indikationen gibt:
- Ungeklärte Unfruchtbarkeit.
- Wiederholtes Einnistungsversagen.
- Embryonen von schlechter Qualität.
- Varikozele.
- Wiederkehrende Fehlgeburten.
- Männer über 45 Jahre.
- Chronische Krankheiten wie Diabetes.
- Rauchende Männer.
- Veränderte Spermiogrammergebnisse.
Ursachen
Es gibt verschiedene Faktoren, die einen Anstieg der Brüche in der Spermien-DNA verursachen können, aber zu den häufigsten Ursachen gehören die folgenden:
- Erhöhte Hodentemperatur
- aufgrund von Episoden mit hohem Fieber, dem Vorhandensein einer Varikozele oder auch durch das Tragen enger Kleidung.
- Pharmakologische Behandlungen
- bestimmte Medikamente können zur Spermien-DNA-Fragmentation führen.
- Exposition gegenüber Schadstoffen
- Pestizide und bestimmte chemische Verbindungen können die Spermien-DNA beschädigen.
- Rauchen
- männliche Raucher haben eine schlechtere Samenqualität und zudem kann das Rauchen die Anzahl der Spermien mit fragmentierter DNA erhöhen.
- Fortgeschrittenes Alter
- die Spermien-DNA-Fragmentation nimmt mit dem Alter zu, insbesondere ab dem 45. Lebensjahr.
Zusätzlich zu diesen gibt es andere intrinsische Ursachen der Fragmentation, die während der Spermienproduktion auftreten, aufgrund von Veränderungen, die die Spermien-DNA anfällig für Schäden durch oxidativen Stress machen.
Behandlung
Einige der Ursachen, die eine Spermien-DNA-Fragmentation auslösen, können nicht immer behandelt werden. In anderen Fällen kann eine Änderung des Lebensstils oder eine Behandlung mit Antioxidantien nützlich sein, um die Samenqualität zu verbessern.
Wie wir bereits erwähnt haben, verursacht oxidativer Stress, der durch die Zunahme von freien Radikalen im Körper des Mannes verursacht wird, Schäden an der DNA der Spermien. Daher wird es notwendig sein, einen gesunden Lebensstil und eine abwechslungsreiche und ausgewogene Ernährung zu führen, um diese Fragmentationsniveaus in der Spermien-DNA verringern zu können.
Behandlungen mit Antioxidantien über etwa 3 Monate können die Spermien-DNA-Fragmentation reduzieren, obwohl dies nicht immer möglich ist.
Andererseits kann eine Varikozelen-Operation, falls zutreffend, auch dazu beitragen, die Integrität der DNA und das Fruchtbarkeitspotenzial des Mannes zu verbessern.
Schwangerschaft erreichen
Die Tatsache, dass ein Mann eine hohe Rate an Spermien-DNA-Fragmentation aufweist, bedeutet nicht, dass er mit seiner Partnerin keine natürliche Schwangerschaft erreichen kann. Die Wahrscheinlichkeit, dies zu erreichen, kann jedoch aufgrund der in diesem Artikel besprochenen Aspekte verringert sein.
Wenn der Fragmentationsindex niedrig ist, ist die Eizelle möglicherweise in der Lage, diesen Schaden nach der Befruchtung selbst zu reparieren.
Es ist nicht sehr gut bekannt, wie dieser Mechanismus abläuft, aber sein Erfolg kann von der Art und dem Ausmaß der Läsionen der Spermien-DNA sowie von der Qualität der Eizelle abhängen.
In Bezug auf Behandlungen der assistierten Reproduktion kann die DNA-Fragmentation der Spermien die Ergebnisse ebenfalls auf die zuvor erklärte Weise beeinflussen. Es gibt jedoch Spermienselektionstechniken wie den Chip Fertile, um die Samenqualität von Männern mit erhöhten Spermien-DNA-Fragmentationswerten zu verbessern, insbesondere wenn diese doppelsträngig ist.
Andererseits hat sich gezeigt, dass direkt aus dem Hoden mittels Hodenbiopsie gewonnene Spermien hinsichtlich ihrer DNA eine bessere Qualität aufweisen können als ejakulierte Spermien, so dass dieses Vorgehen in bestimmten Fällen von Männern mit hoher Spermien-DNA-Fragmentation und früheren ICSI-Fehlschlägen möglich sein könnte.
Fragen die Nutzer stellten
Was ist die Adnexin-Säulentechnik zur Spermienselektion?
Dies ist eine Technik, die es uns erlaubt, apoptotische Spermien zu verwerfen oder Spermien auszuwählen, die keine fragmentierte DNA haben.
Sie kann in Samenproben von Patienten verwendet werden, die sowohl eine In-vitro-Fertilisation (IVF), eine intrazytoplasmatische Mikroinjektion (ICSI) als auch eine künstliche Befruchtung (AI) durchführen wollen. Seine Grenzen liegen jedoch darin, dass es in Proben mit ausreichender Samenqualität verwendet werden muss, um ein optimales Ergebnis zu erzielen, da die Samenkonzentration abnimmt.
Sie ist indiziert bei Patienten mit einem hohen Anteil an Spermien mit fragmentierter DNA, mit wiederholten Fehlgeburten, schlechter Embryoqualität und niedrigen Befruchtungsraten.
Ist es besser, eine einzelsträngige oder doppelsträngige Spermien-DNA-Untersuchung durchzuführen und warum?
Die Einzelkettenfragmentierung verursacht andere Probleme als die Doppelkettenfragmentierung. Während einfache Kettenbrüche mit männlicher Sterilität in Verbindung gebracht werden, sind doppelte Kettenbrüche mit einem erhöhten Risiko für Fehlgeburten verbunden.
Die Einzelkettenfragmentierung wird hauptsächlich durch oxidativen Stress (Tabak, Alkohol...) verursacht und ist ein viel umfassenderer Fehler, der einen großen Teil der Spermatozoen-DNA betrifft. Dadurch wird die Reparatur durch die Eizelle sehr erschwert, so dass es nicht einmal zu einer Trächtigkeit kommt.
Im Falle der Doppelstrangfragmentierung treten Brüche an bestimmten Stellen auf, die nicht durch ein Enzym namens Nuklease geschützt sind, so dass der Schaden nicht so umfangreich ist und sogar von einer jungen Eizelle repariert werden kann. Wenn diese Fragmentierung nicht repariert wird, entsteht ein Embryo mit Chromosomenveränderungen, die höchstwahrscheinlich in einer Fehlgeburt enden werden.
Je nach Problemstellung der Patienten kann es daher interessanter sein, die eine oder andere Art der Fragmentierung zu untersuchen. Ideal wäre es jedoch, beide Arten der Fragmentierung zu untersuchen, da es bei beiden Probleme geben kann.
Kann die Hodenbiopsie eine Lösung sein, um eine Fragmentierung der Spermien-DNA zu vermeiden?
Ja, eine Schwangerschaft ist auch bei hoher Spermienfragmentierung möglich.
Wenn herkömmliche Behandlungen die Schädigung der Spermien-DNA nicht reduzieren können, ist eine ICSI mit Spermien aus einer Hodenbiopsie (TESE) die wirksamste Lösung.
Durch die Entnahme der Keimzellen direkt aus dem Hoden umgehen wir den Durchgang durch den Nebenhoden, wo die posttestikuläre DNA-Fragmentierung üblicherweise stattfindet, und erhöhen so die Erfolgsraten der In-vitro-Fertilisation.
Für Sie empfohlen
Zusätzlich zu dieser Analyse gibt es weitere Fruchtbarkeitsuntersuchungen für den Mann, die vor Beginn einer Behandlung durchgeführt werden können. Sie finden sie alle im folgenden Artikel: Was sind Fruchtbarkeitstests für Männer und wie werden sie durchgeführt?
Wie wir bereits erwähnt haben, ist die IVF-ICSI die beste Behandlung für Paare, die keine Schwangerschaft erreichen und hohe Spermienfragmentierungsraten aufweisen. Wir empfehlen Ihnen, den folgenden Beitrag zu lesen, um mehr darüber zu erfahren: Was ist ICSI und wie hoch ist ihr Preis?
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Simon L, Emery B, Carrell DT. Sperm DNA Fragmentation: Consequences for Reproduction. Adv Exp Med Biol. 2019;1166:87-105 (Sehen)
Fragen die Nutzer stellten: 'Was ist die Adnexin-Säulentechnik zur Spermienselektion?', 'Ist es besser, eine einzelsträngige oder doppelsträngige Spermien-DNA-Untersuchung durchzuführen und warum?' Und 'Kann die Hodenbiopsie eine Lösung sein, um eine Fragmentierung der Spermien-DNA zu vermeiden?'.
