Medizinprodukte - Labortechnik: Der Wert der Protamin-mRNA-Ratio zur Bestimmung der männlichen Fruchtbarkeit

Journal für Reproduktionsmedizin und Endokrinologie - Journal of Reproductive Medicine and Endocrinology 2013; 10 (3): 203

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Keywords: Gynäkologie-MT,  Reproduktionsmedizin-MT

Für die Beurteilung der Qualität eines Spermiums ist die Integrität des Kernchromatins essenziell – insbesondere bei Anwendung von ART, da hier natürliche Selektionsbarrieren minimiert werden. Eine zentrale Rolle spielen hierbei das Auftreten von DNA-Strangbrüchen und der Ablauf des Histon-Protamin-Austausches. Letzterer wurde bis vor Kurzem im Rahmen eines erweiterten Spermiogramms in Form der Anilin-Blau-Färbung routinemäßig ermittelt. Da Anilin- Blau an die Lysinreste von Histonen bindet, sind Spermien mit unvollständigem Histon-Protamin-Austausch stärker angefärbt.
Im Normalfall werden während der Spermiogenese des Mannes ca. 85 % der Histone gegen Protamine ersetzt. Inzwischen ist jedoch bekannt, dass neben dem Verhältnis von Histonen zu Protaminen auch das Verhältnis der beiden Protamine (P1 und P2) zueinander, die sog. Protaminratio, eine entscheidende Rolle für die Fruchtbarkeit des Mannes spielt.
So stellten Corzett et al. (2002) fest, dass die Protaminratio zwischen verschiedenen Säugetieren starken Schwankungen unterworfen, innerhalb einer Spezies aber stets konstant ist. Den funktionellen Beweis der Bedeutung der Protaminratio für die männliche Fertilität lieferten Cho et al. (2001) anhand von Mäusen, die eine Haploinsuffizienz für P1 bzw. P2 aufwiesen und in beiden Fällen infertil waren.
Bereits im Jahr 1988 berichteten Balhorn et al., dass Spermien von infertilen Männern gegenüber einer fertilen Kontrollgruppe eine signifikant abweichende Protaminratio aufweisen. Auch wenn die Fallzahl dieser bahnbrechenden Arbeit nur gering war (n = 17), so folgte ihr doch bis zum heutigen Zeitpunkt eine Vielzahl von Publikationen, die männliche Sub- oder Infertilität mit einer abweichenden Protaminratio korrelieren konnten.
Carrell & Liu (2001) konnten zeigen, dass ein erniedrigter Protamin-2-Gehalt mit einem verminderten Prozentsatz von Spermien mit normaler Morphologie, sowie mit einer erniedrigten progressiven Motilität korreliert war. Mengual et al. (2003) wiesen signifikante Unterschiede in der Protaminratio zwischen fertilen (n = 10), oligozoospermen (n = 12) und asthenozoospermen (n = 13) Männern nach. Innerhalb dieser 3 Gruppen war die Protaminratio relativ konstant. Aoki et al (2005) berichteten, dass bei subfertilen Männern sowohl der Protamin-1 als auch der Protamin-2-Gehalt reduziert sein kann. Nanassy et al. (2011) ermittelten die Protaminratio bei gesunden Männern (n = 77) und zeigten, dass die Ratio zwischen 1:2 und 2:1 variieren kann, subfertile Männer jedoch außerhalb dieses Bereichs liegen.
DeMateo et al. (2009) berichteten schließlich sogar eine Korrelation zwischen der Protaminratio und der Schwangerschaftsrate (n = 12).
Im Gegensatz zu den zuvor genannten Gruppen, die alle den Gehalt an Protaminprotein untersuchten, beschäftigt sich die Arbeitsgruppe von Prof. Steger, JLU Gießen, seit nunmehr über 20 Jahren mit dem Nachweis von ProtaminmRNA. Der zellspezifischen Lokalisation der Protaminexpression mittels Laser-Cell-Mikrodissektion an Hodengewebsproben (Steger et al. 2000) folgte der Nachweis eines abweichenden Expressionsmusters in subfertilen Patienten durch In-situ-Hybridisierung (Steger et al. 2001) und real-time quantitativer PCR (Steger et al. 2003). Schließlich erfolgte ein Vergleich der Protaminratio zwischen Hodengewebsproben und Ejakulat (Steger et al. 2008). Rogenhofer et al. (2013) stellt mit über 300 Proben die bislang umfangreichste Studie zur Protaminratio und männlichen Subfertilität dar.
Die Vergleichbarkeit von Protaminprotein mit Protamin-mRNA in Spermien ist ausreichend belegt (Aoki et al. 2006, Depa-Martynow et al. 2012). Der Nachweis von Protamin-mRNA mittels qPCR (= FertiCert®Ejakulatanalyse:
– Hohe Sensitivität, was den sicheren Nachweis von nur wenigen Spermien erlaubt.
– Klare Unterscheidung zwischen fertilen und subfertilen Männern.
– Erlaubt eine Prognose der Fertilisierungswahrscheinlichkeit der Oozyten bei IVF und ICSI (beide Rogenhofer et al. 2013).
Darüber hinaus erlaubt FertiCert® auch eine Analyse von Hodengewebsproben für eine TESE, da das Transkriptom in testikulären und ejakulierten Spermien völlig übereinstimmt (Ostermeier et al. 2002).
– Weil Protamine ausschließlich in haploiden männlichen Keimzellen exprimiert werden, ist FertiCert® hochspezifisch für den Nachweis der Anwesenheit von Spermatozoen.
– Im Vergleich zur histologischen Beurteilung wird ein größeres Areal untersucht, wodurch das Auffinden von Bereichen mit Restspermatogenese erleichtert wird.
– Aufgrund der hohen Sensitivität ist der Protaminnachweis auch mittels Nadelbiopsie möglich.
Die Bestimmung der Protamin-mRNARatio im Ejakulat und Hodengewebe ist über den neuen FertiCert®-Test möglich.

Weitere Informationen unter: www.ferticert.com
Literatur: beim Verfasser.

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