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Die Bedeutung funktioneller Spermatozoenparameter für den Fertilisationsprozess

The importance of functional sperm parameters for the fertilization process

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Zusammenfassung

Die hohe Inzidenz männlicher Infertilität erfordert eine genaue Diagnostik, welche auch funktionelle Spermatozoenparameter einschließen sollte. Als biochemische Parameter können in diesem Zusammenhang „reaktive Sauerstoffspezies“ (ROS) bestimmt werden, die bei Patienten mit Oligozoospermie oder Genitaltraktentzündungen besonders hohe Werte erreichen können. In extremen Fällen können die Spermatozoen durch ROS sogar ihre Befruchtungsfähigkeit verlieren. Als eine Voraussetzung für Fertilisation ist die Bindung der Spermatozoen an die Zona pellucida zu sehen. Praktische Bedeutung für die Diagnose einer suffizienten Zonabindung hat der Hemizona Assay erlangt. Da jedoch menschlich Zonae nur in sehr begrenztem Umfang zur Verfügung stehen, kann dieser Test nur an selektierten Patientengruppen durchgeführt werden. Nach der Bindung der Spermatozoen an die Zona wird durch ZP3 die Akrosomreaktion induziert. Da nur akrosomreagierte Spermatozoen die Zona penetrieren können, sind Patienten mit einer gestörten Akrosomreaktion subfertil. Akrosin, ein Enzym, welches bei der Akrosomreaktion freigesetzt wird, kann mit der Gelatinolyse bestimmt werden. Nach der Zonapenetration binden die Spermien an das Oolemma. Diese Bindung wird durch Adhäsionsmoleküle und Matrixproteine vermittelt und kann mit dem Hamsterovum Penetrationstest (HOP-Test) untersucht werden. Als letzter von den Spermien mitbestimmter Schritt ist die Chromatindekondensation anzusehen. Hierfür werden während der Spermatogenese die das Chromatin einhüllenden Histone gegen Protamine ausgetauscht. Der Grad dieses Austausches kann mit der Anilinblaufärbung bestimmt werden und hat prognostische Bedeutung. Für jeden einzelnen Funktionsparameter ist die prognostische Bedeutung nachgewiesen worden. Daten verschiedener Autoren unterstützen das Konzept, dass eine Abfolge unabhängiger, sukzessiv ablaufender Spermienparameter essentiell für den Fertilisationsprozess sind. Aus diesem Grund sollte das Fertilisationspotential von Spermatozoen in einer sequentiellen Analyse untersucht werden.

Abstract

The high incidence of male factor infertility mandates a complete andrological examination which should also include functional sperm parameters. Since ROS can reach very high levels in patients with oligozoospermia or genital tract infections, it may be determined as a biochemical parameter. In extreme cases of high ROS levels, sperm can even lose their fertilizing ability. A prerequisite for fertilization is tight binding of sperm to the zona pellucida. To assess sufficient binding, the hemizona assay has gained practical importance. Since the availability of human zona pellucida material is very limited, this assay can only be performed in a selected group of patients. Following sperm binding to the zona, acrosome reaction is induced. Since only acrosome-reacted sperm can penetrate the zona, patients showing a disturbed acrosome reaction are subfertile. Acrosin, a trypsin-like serine proteinase, is released during acrosome reaction and can be determined by means of the gelatinolysis technique. Finally, sperm bind to the oolemma. This binding is mediated by integrins and adhesion molecules and can be measured by means of the HOP test with zona-free hamster oocytes. The last step of fertilization events which is determined by the spermatozoa is chromatin decondensation. Normally, the histones are replaced by protamines during spermatogenesis. The ratio of replacement can be determined by means of aniline blue staining and has prognostic importance. Currently, data presented by several authors support the concept that different independent, successive sperm parameters are essential for fertilization. Therefore, sperm fertilizing ability should be evaluated in a sequential analysis.

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Henkel, R., Schill, W. Die Bedeutung funktioneller Spermatozoenparameter für den Fertilisationsprozess. Reproduktionsmedizin 16, 81–89 (2000). https://doi.org/10.1007/s004440050105

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  • Schlüsselwörter Funktionelle Spermatozoenparameter • Chromatinkondensation • Akrosinaktivität • Reaktive Sauerstoffspezies • Akrosomreaktion • Zonabindung • Oolemmabindung
  • Keywords Functional sperm parameters • Chromatin condensation • Acrosin activity • Zona binding • Oolemma binding