Silvia Berning
Dr. med.
Erprobung von Gelatine-Medien als in vitro Penetrationsmedium zur Prüfung der
funktionalen Spermienkapazität im Rahmen der Fertilitätsdiagnostik
Geboren am 31.05.1966 in Ahaus (NRW)
Reifeprüfung am 28.05.1985 in Ahaus (NRW)
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom WS 1985-SS 1993
Physikum am 07.09.1987 an der Semmelweis Universität Budapest (Ungarn)
Klinisches Studium in Heidelberg
Praktisches Jahr in Sinsheim
Staatsexamen am 03.12.1993 an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
Promotionsfach: Frauenheilkunde
Doktormutter: Priv. Doz. Dr. med. W. Eggert-Kruse
In der Fertilitätsdiagnostik spielt die Beurteilung der Spermienfunktion zur Bewertung des
andrologischen Faktors eine erhebliche Rolle. Die Prüfung der Spermienmigration im
Cervicalmucus (CM) der Partnerinnen stellt einen klinisch relevanten globalen Spermien-
funktionstest dar. Ihm wird eine Bedeutung für die Fertilitätsprognose zugeschrieben. Die
Qualität des CM unterliegt jedoch ausgeprägten zyklischen Schwankungen und CM ist nicht
überall (z.B. nicht in der andrologischen Praxis) verfügbar. Deshalb wird seit langer Zeit nach
brauchbaren Ersatzmedien (z.B. boviner CM, Polyacrylamid, Healonid oder Hühnereiweiß)
für den in vitro Spermienpenetrationstest gesucht. In der vorliegenden Pilotstudie wurden zum
ersten Mal Gelatine-Gele (Gel.-Gel.) unterschiedlicher Konzentration (hergestellt mit
Phosphate-buffered saline) mit und ohne Zusätze (Glucose und Mucin) als mögliches
Penetrationsmedium getestet. Der Vorteil von Gel.-Gel. liegt in seiner kostengünstigen,
einfachen und raschen Herstellungsmöglichkeit und langen Haltbarkeit der Grundstoffe.
In die vorliegende Untersuchung wurden im Rahmen einer paarbezogenen Sterilitätsdiagno-
stik 237 Männer (Altrersmedian 33 Jahre) und Frauen (Altersmedian 31 Jahre) mit lang-
jährigem, unerfüllten Kinderwunsch (Dauer 1-19, Median 3 Jahre) einbezogen. Die Spermien-
kapazität wurde hierbei mit Hilfe des standardisiertem Spermien-Cervicalmucus-Penetrations-
test (SCMPT) beurteilt. Beim SCMPT werden die Eindringtiefe, Anzahl, Motilität und
Überlebensdauer der Spermien bei Penetration in mit CM gefüllten Kapillaren mit Hilfe eines
Spermienpenetrationsmeter untersucht. Der CM wurde in der Zyklusmitte nach hormoneller
Vorbehandlung entnommen, gleichzeitig wurde das Ejakulat in der andrologischen Klinik
nach einer Karenz von mindestens fünf Tagen gewonnen. Dabei erfolgte auch ein mikrobielles
Screening von CM und Ejakulat zur Beurteilung eines möglichen bakteriellen Einflusses auf
die Spermienmigration. Die Ejakulate wurden für die Penetrationstests in CM und in Gel.-
Gel., sowie für die Erstellung von Spermiogrammen nach WHO-Kriterien durch die
andrologische Ambulanz verwendet. In einem Subkollektiv wurden zusätzlich lokale Anti-
Spermatozoen Antikörper (ASA) mit Hilfe des Mixed-Antiglobulin-Reaction-Test (MAR-
Test) bestimmt. Der SCMPT fand mit CM der Partnerin und Ejakulat des Patienten und in
gekreuzten Ansätzen mit Ejakulat des Mannes und Donor-CM, sowie mit CM der Frau und
Donor-Sperma statt (n = 713 Ansätze). Die Gel.-Gel. wurden in den Konzentrationen 0,25-
50% (intensivierte Versuche mit den Konzentrationen 0,5 % und 1 %) und mit verschiedenen
Zusatzstoffen (Muramicacid, Mucin Typ I, Mucin Typ II und Glucose in unterschiedlichen
Konzentrationen) hergestellt (n = 494 experimentelle Ansätze mit den Medien). Alle Gelatine-
Versuche liefen parallel mit Migrationstests in humanem CM (hCM). Die Resultate der
Migrationstests in unterschiedliche Gel.-Gel. wurden mit SCMPT in CM der Partnerin und
Donor-CM in ausführlichen Analysen in Beziehung gesetzt. Alle in vitro Penetrationtests
wurden außerdem im Hinblick auf das Ergebnis des Postcoitaltests (PCT) mit und ohne
hormonelle Vorbehandlung analysiert. Der Einfluß des Cervicalfaktors auf die Migrationstests
(in vivo und in vitro) wurde differenziert. Alle Migrationstests wurden in Relation zu den
Spermiogrammparametern, auch unter Berücksichtigung der Keimbesiedlung sowie der
lokalen ASA gesetzt. In prospektiven Untersuchungen wurde auch die spätere Fertilität
(Beobachtungszeitraum von sechs Monaten) unter Berücksichtigung einer Vielzahl
fertilitätsmindernder Faktoren zur Bewertung der Gel.-Migrationstests herangezogen. Für die
umfangreichen statistischen Analysen kamen die Spearman-Rank-Korrelation, Wilcoxon-
Tests sowie der Chi-Quadrat-Test und der Fischer’s-Exact-Test zur Anwendung.
Obwohl die Gel.-Gel. eine größere Filterwirkung für Spermien zeigten als hCM, korrelierte
die Spermienpenetration in diese Medien, besonders für die Spermienanzahl und die
Spermienmotilität, signifikant mit hCM. Dies zeigte sich vor allen Dingen für Gelatine (Gel.)
0,5 % (rs = 0,67, p < 0,0001 für die Spermienanzahl; p < 0,005 für die Motilität). Auch der
Gesamtscore des Penetrationstests (Summe aus Eindringtiefe, Spermienanzahl und
Motilitätsindex) zeigte signifikante Zusammenhänge wenn Gel. bzw. hCM als Medium
verwendet wurde, besonders wenn Glucose (Gluc.) zugesetzt wurde (p = 0,004 bei 3 %iger
Gluc.-Gel.; p < 0,01 bei 1 %iger Gluc.-Gel.). Die Versuche in Gel.-Gel. mit Mucin (als
rheologische Grundsubstanz in hCM bedeutsam) bzw. Muramicacid als Gel-Zusatz zeigten
eine besonders starke Filterwirkung dieser Medien, weshalb diese nicht geeignet erscheinen.
Bei schlechten Spermiogrammen ist keine ausreichende Penetration in diese Medien zu
erwarten.
Auch der Ausfall des PCT zeigte mit der Spermienpenetration in die Ersatz-Medien
signifikante Zusammenhänge, z.B. mit dem Gesamtscore in Gluc.-Gel. 3 % (p=0,007) bzw.
mit Gesamtscore in Gelatine 0,5 % (p=0,02). Die Penetration in Gel.-Medien sowie in hCM
korrelierte mit verschiedenen Spermiogrammparametern, besonders mit der Spermienanzahl,
aber auch mit der Progressivmotilität und der Spermienmorphologie. Auch wenn die
Spermiogrammvariablen im pathologischen Bereich lagen (z.B. Spermienanzahl < 20 Mio/ml)
erlaubte der Gel.-Gel. Penetrationstest meistens eine differenzierte Beurteilung der Spemien-
funktion. Die Spermienpenetration in hCM wie in die Ersatzmedien (Gel.-Gel.) war unbeein-
flußt von dem Vorhandensein von potentiell pathogenen Keimen im Sperma. Lokale ASA
übten einen signifianten Einfluß auf die Spermienpenetration in hCM aus, während sich dieser
Effekt in Gel.-Gel. nicht deutlich zeigte. Dies betraf auch Gel.-Gel. mit Zusätzen wie z.B.
Gluc.. Es fiel jedoch auf, daß Spermaproben mit einem MAR-IgG > 20 % bzw. MAR-IgA >
10 % nie ein gutes Ergebnis (Gesamtscore) bei der Penetration in diese Ersatzmedien
erreichten.
Sowohl für die Migrationsergebnisse in Gel.-Gel. als auch in Gel.-Medien mit Gluc.-Zusatz
fand sich ein bedeutsamer Zusammenhang mit der Fertilitätskapazität der Spermien, wenn die
Einzelparameter (z.B. Spermiendichte, Eindringtiefe) in diesen Ersatzmedien bzw. der
Gesamtscore des Migrationstests in Betracht gezogen wurden.
Die Resultate dieser Pilotstudie deuten darauf hin, daß Gel. 0,5 %, insbesondere mit Gluc.-
Zusatz, als Penetrationsmedium sehr gut geeignet ist. In Gluc.-Gel. zeigten sich etwas bessere
Penetrationsergebnisse als in Gel. 0,5 %. Welche dieser Medien im Routineeinsatz eine
bessere, differenziertere Aussage über die Spermienfunktion zulassen, sollte in Folgestudien
mit größeren Fallzahlen insbesondere an Spermaproben mit eingeschränkter Spermien-
funktion geprüft werden. Im Gegensatz zu hCM sind die untersuchten Medien jederzeit
verfügbar. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber anderen Ersatz-Penetrationsmedien liegt in der
kostengünstigen und einfachen Herstellbarkeit und der Möglichkeit der Anwendung in einer
andrologischen Praxis. Die Anwendung von Gel.-Gel. bzw. Gluc.-Gel.-Medien als
Penetrationsmedium für Spermien liefert wertvolle Zusatzinformationen über die
Spermienkapazität, besonders wenn qualitativ guter hCM nicht verfügbar ist.
