DNA Fragmentation der Spermien: Ursachen und Therapie

Die DNA-Fragmentation der Spermien bezieht sich auf Bruchstellen im DNA-Molekül aus denen die Spermien, d.h. die männlichen Keimzellen, entstehen.

Jede Veränderung in der DNA des männlichen Spermas ist eine Ursache für die männliche Sterilität, da die Integrität des Erbmaterials unabdingbar ist, um einen lebensfähigen Embryo und ein gesundes Neugeborenes zu schaffen.

Deshalb gilt: je größer die Anzahl der DNA-Schäden der Spermien, desto unwahrscheinlicher ist eine evolutive Schwangerschaft.

DNA-Fragmentation und Unfruchtbarkeit

Der Fruchtbarkeitsstatus des Mannes und seine Samenqualität werden mit einem Spermiogramm beurteilt. Es gibt jedoch andere Spermienparameter, die bei dieser Untersuchung normalerweise nicht beurteilt werden und die das Fruchtbarkeitspotenzial beeinflussen können.

Dies wäre der Fall bei der DNA-Fragmentation von Spermien. Zwischen 10 und 15% der sterilen Männer weisen diese Veränderungen im Erbgut ihrer Geschlechtszellen auf, und im Gegensatz dazu sind ihre Konzentrations-, Beweglichkeits- und Spermienmorphologiewerte normal.

Sperma-DNA-Fragmentierung

Um einen lebensfähigen Embryo mit Einnistungsfähigkeit zu erhalten, ist es notwendig, dass sowohl die DNA der Eizellen als auch die der Spermien intakt sind, ohne dass diese Risse oder Schäden aufweisen.

Ein hohes Maß an Spermien-Fragmentation kann folgende Auswirkungen mit sich bringen:

• Geringere Befruchtungsrate
• Schlechtere Embryonenqualität
• Geringere Einnistungswahrscheinlichkeit
• Höheres Risiko von Spontanaborte

Einnistungsstörungen und Fehlgeburte können bei DNA-Fragmentation auch in einer Kinderwunschbehandlung auftauchen- vor allem wenn diese Störung beim Mann vorher nicht diagnostiziert wurde.

Diagnostik und Indikationen

Wie wir soeben erwähnt haben, weisen viele Männer einen hohen Fragmentationsgrad in ihrer Spermien-DNA auf, obwohl ein normales Spermiogramm vorliegt. Wenn die Samenwerte von vornherein schlecht sind, ist ein Fragmentationsgrad jedoch am wahrscheinlichsten.

In jedem Fall ist zur Beurteilung der Beschaffenheit der Spermien-DNA eine sogenannte DNA-Fragmentations-Analyse notwendig.

Diese Untersuchungen werden normalerweise dann durchgeführt, wenn das Paar nach zahlreichen Fruchtbarkeitsbehandlugnen immer noch nicht schwanger geworden ist.

Es gibt jedoch noch andere Situationen, in denen diese Analyse durchgeführt werden kann:

• Ideopathische Sterilität
• Wiederholte Einnistungsstörungen
• Embryone minderwertiger Qualität
• Varikozele
• Habituelle Aborte
• Männer über 45 Jahre
• Chronische Erkrankungen wie Diabetes
• Raucher
• Schlechte Ergebnisse im Spermiogramm, vor allem bei Nekrospermie und Hypospermie.

In einem Interview haben wir mit Dr. Sergio Rogel über dieses Thema gesprochen:

Die Spermien-DNA-Fragmentations-Analyse wird bei Patienten mit einem schwerem männlichen Faktor durchgeführt, da die Schäden in der Spermien-DNA meistens mit schlechten Samenproben in Zusammenhang stehen.

Der Test kann auch bei Personen eingesetzt werden, die einen IVF-Zyklus hinter sich haben und bei welchem die Embryoqualität nicht ausgereichend war und somit vermutet wird, das dies an einem männlichen Faktor liegen könnte.

Es gibt verschiedene Durchführungsmethoden um den Grad der Fragmentation der Spermien-DNA im Labor zu bestimmen. Dabei werden folgende am häufigsten angewendet:

TUNEL-Test

Der TUNEL (Abkürzung aus dem Englischen, Terminal dUTP Nick-End Labeling) ist eine Technik, die die Durchflusszytometrie zur Bewertung der DNA-Beschaffenheit verwendet.

Er besteht darin, die Spermien mit einer fluoreszierenden Substanz zu färben, die sich nur an die gebrochenen DNA-Stränge bindet.

Wenn die Probe dann durch das Durchflusszytometer geleitet wird, ist das Fluoreszenzsignal größer, wenn das Spermium mit der bruchstückhaften DNA durchläuft.

SCD-Test

Der Spermien-Chromatin-Dispersionstest (aus dem Englischen Sperm Chromatin Dispersion, SCD) besteht aus der Dekondensation von Spermien-DNA.

Dazu werden die Spermien mit einer Säure und anderen Verbindungen behandelt, die eine Freisetzung der verpackten DNA-Strukturen bewirken.

Als Folge legen sich bei Spermien mit intakter DNA Schleifen (Halo) um den Kopf, während bei Spermien mit fragmentierter DNA entweder nur einen schwach ausgeprägten oder gar keinen Halo vorfindet.

Spermien-Chromatin-Dispersionstest

Ursachen

In den letzten Jahren wurde festgestellt, dass etwa 25 % der unfruchtbaren Männer bei der Durchführung des Fragmentationstests ein hohes Maß an fragmentierter Spermien-DNA aufwiesen.

Es gibt mehrere Faktoren, die eine Zunahme von DNA-Brüchen bei Spermien verursachen können; zu den häufigsten Ursachen gehören jedoch die folgenden:

Erhöhte Hodentemperatur

Aufgrund von hohem Fieber, vorhandenen Varkozelen oder sogar enger Kleidung.

Sameninfektionen

wie solche, die durch Chlamydia trachomatis verursacht wird, welche die Spermienqualität beeinflusst.

Belastung durch Schadstoffe

Pestizide und hohe Umweltverschmutzung können DNA-Schäden im Sperma verursachen.

Medikamentöse Behandlungen

Sowohl Antidepressiva und Antibiotika als auch in stärkerem Maße Strahlen- oder Chemotherapie können zu einer DNA-Fragmentierung der Spermien führen.

Rauchen

Männer die rauchen weisen eine geringer Spermienqualität auf. Außerdem kann das Rauchen die Anzahl von fragmentierten Spermien erhöhen.

Fortgeschrittenes Alter

Die Spermien-DNA-Fragmentation kann mit dem Alter ansteigen- vor allem ab 45 aufwärts.

Darüber hinaus gibt es andere intrinsische Ursachen der Fragmentation, die während der Spermienproduktion auftreten. Im Wesentlichen sind diese Ursachen zum einen die fehlende Selektion defekter Spermien zur Ausscheidung im Hoden und zum anderen die fehlerhafte Reifung der Spermien in den Nebenhoden.

Ursachen für die Fragmentierung der Spermien-DNA

Behandlung

Einige der Ursachen der Spermien-DNA-Fragmentation können nicht immer behandelt werden. In anderen Fällen reicht eine Behandlung mit Antioxidantien aus, um die Samenqualität zu verbessern.

Der oxidative Stress, der durch die Zunahme der freien Radikale im Körper des Mannes verursacht wird, schädigt die Spermien-DNA. Daher sind ein gesunder Lebensstil und eine antioxidative Ernährung notwendig, um das Ausmaß dieser DNA-Fragmentation zu verringern.

Einige Antioxidantien, die die Samenqualität verbessern, sind die Vitamine C, E und A, die von Natur aus in Obst, Gemüse, Pflanzenölen, braunem Reis, Soja, Schokolade, Oregano, Tee usw. enthalten sind.

Auf der anderen Seite sollten Sameninfektionen mit Antibiotika behandelt werden, um die DNA-Fragmentation der Spermien zu reduzieren. Eine Varikozele-Operation trägt auch zur Verbesserung der DNA-Integrität bei und steigert das Fruchtbarkeitspotenzial des Mannes.

Schwanger werden

Die Tatsache, dass beim Mann eine hohe Spermien-DNA-Fragmentationsrate vorliegt, bedeutet nicht, dass er nicht zeugungsfähig ist. Jedoch erhöht sich die Erfolgswahrscheinlichkeit aufgrund der in diesem Post erwähnten Faktoren.

Bei einer geringen Fragmentationsrate kann die Eizelle diesen Schaden nach der Befruchtung möglicherweise selbst reparieren. Es ist nicht genau bekannt, wie dieser Mechanismus funktioniert, er hängt aber weitgehend von der Art der Verletzung und der Eizellenqualität ab.

In Hinblick auf Fruchtbarkeitsbehandlungen können Methoden zur Spermienkapazitation wirksam dazu beitragen, eine hohe Anzahl von Spermien mit beschädigter DNA, vor allem Dichtegradienten, beseitigen.

Trotzdem sollten Patienten, die einen Prozentsatz von über 30% an Spermien mit fragmentierter DNA aufweisen, direkt zu einer In-vitro-Fertilisation mit intrazytoplasmatischer Spermieninjektion IVF/ICSI wechseln. Die Erfolgsquote der Insemination fällt bei diesen Patienten niedriger aus, weshalb von dieser Methode abgeraten wird.

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, in Fällen, in denen keine Behandlung die Fragmentierungsrate verbessern konnte, ist es möglich, die Spermien direkt aus dem Hoden mit einer Biopsie für ICSI zu gewinnen. Dadurch werden die Schäden vermieden, die auf einer post-testikulären Ebene auftreten, das heißt, wenn die Spermien den Hoden verlassen haben.

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?