$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Die 6. Auflage des WHO-Laborhandbuchs zur Untersuchung und Verarbeitung von menschlichem Sperma12 empfiehlt vier Methoden zur Beurteilung der DNA-Integrität von Spermien: terminale Desoxynucleotidyltransferase (dUTP) Nick-End-Labeling (TUNEL), Einzelzell-Gelelektrophorese (Comet) Assays, SCSA und Spermien-Chromatin-Dispersions-Test (SCD). Unter diesen hat sich SCSA in Andrologielaboren aufgrund seiner Verwendung von Durchflusszytometrie zur Analyse weit verbreitet, da es hohe Durchsatzleistung, Effizienz und Objektivität bietet sowie die Fähigkeit, gleichzeitig Parameter wie DFI und HDS7 zu melden. Laut einer weltweiten Umfrage7 wählten fast ein Viertel (24,1%) der weltweiten Reproduktionsärzte SCSA als Methode zur Bewertung der DNA-Integrität von Spermien.
Der wichtigste Schritt im SCSA-Verfahren ist die Festlegung der geeigneten Durchflusszytometrie-Gating. Die traditionelle PGG-Methode kann sowohl gebrochene Fragmente (DFI) von DNA-Strängen als auch Spermien mit abnormal hoher DNA-Färbung (HDS) nachweisen, die sich durch den Mangel an normalem Histon- und Protamin-Austausch auszeichnen13. Sie kann jedoch nicht zwischen Einzel- und Doppelstrangbrüchen in der Spermien-DNA unterscheiden. In den letzten Jahren etablierten Yang et al.10 eine CFG-Methode zur Analyse der DFI von Spermien mittels Durchflusszytometrie, die den Schweregrad der DNA-Schädigung von Spermien unterscheiden kann. Der Schlüsselschritt dieser Methode besteht darin, ein kreuzförmiges Tor für den Durchflusszytometer einzurichten. Die CFG-Methode zeigt eine ausgezeichnete Wiederholbarkeit (Variationskoeffizient war weniger als 5%) und einen linearen Bereich für die DFI-Erkennung von 8,93% bis 53,90%. Diese Methode meldet drei Indikatoren – DFIm, DFIs und DFIc – liefert jedoch keine HDS-Ergebnisse10.
Diese Studie ergab, dass der Gesamt-DFI der CFG-Methode (DFIc) gut mit dem der PGG-Methode (DFIp) übereinstimmt. Die Korrelationsanalyse zeigte, dass die Korrelationskoeffizienten von DFIs und DFIp signifikant höher waren als die von DFIm. Weder die Spermienkonzentration noch die Gesamtzahl der Spermien korrelierten mit den Ergebnissen der CFG- oder PGG-Methode. PR (%) und die vier Arten von DFI (DFIm, DFIs, DFIc, DFIp) waren alle signifikant negativ korreliert. PR (%) war signifikant negativ mit allen vier Arten von DFI (DFIm, DFIs, DFIc, DFIp) korreliert. Die Korrelation mit DFIm (r = -0,1975) war signifikant schwächer als die von DFIs, DFIc und DFIp (r = -0,3794, -0,3574, -0,3824, jeweils). Diese Ergebnisse stimmen mit denen von Yang et al. überein10. Darüber hinaus zeigten DFIs und DFIc eine gute Korrelation mit dem Samenflüssigkeitsvolumen, während DFIm dies nicht tat. Obwohl die klinische Nützlichkeit eines Indikators, der eng mit grundlegenden Samenpartikeln korreliert, begrenzt sein mag, deutet dieses Ergebnis darauf hin, dass der schwere Index der DNA-Schädigung von Spermien (DFIs) möglicherweise unterschiedliche pathologische Aspekte der Spermatogenese widerspiegelt. Noch wichtiger ist, wie unsere Korrelationsanalyse zeigt, dass DFIs eine signifikant stärkere Assoziation mit dem Prozentsatz der fortschreitend beweglichen Spermien im Vergleich zu DFIm aufweist, was seine potenzielle Verwendung als ergänzender Indikator bei der Beurteilung der männlichen Fruchtbarkeit über die konventionelle Samenanalytik hinaus weiter unterstützt.
HDS repräsentiert den Anteil an unreifen Spermien, denen der normale Austausch von Histon und Protamin fehlt. Der Protamin-1-Vorläufer in HDS-Spermien behält terminale Aminosäuren, die typischerweise gespalten werden8, was möglicherweise die ordnungsgemäße Chromatinkondensation verhindert und zu einer erhöhten Acridinorange-Färbung von dsDNA führt. Frühere Studien haben die Bedeutung von HDS bei der Beschreibung von Chromatindefekten in Spermien betont. Die Forschung von Lin et al.14 und Virro et al.15 zeigt, dass die Fehlgeburtsrate der In-vitro-Fertilisation (IVF) bei Männern mit HDS > 15% signifikant höher ist. Neuere Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass HDS aufgrund seiner schwachen Korrelation mit CMA3-, AB- und TB-Färbeergebnissen möglicherweise nicht zuverlässig auf nukleare Unreife hinweist16. Daher könnte HDS nicht als Indikator für die männliche Fruchtbarkeit geeignet sein17. Diese Studie zeigt auch keine signifikante Korrelation zwischen HDS und grundlegenden Samenpartikeln, einschließlich Samenflüssigkeitsvolumen, Spermienkonzentration und Motilität. Daher wird HDS nicht als Marker für die DNA-Integrität von Spermien empfohlen18.
Während des DFI-Erkennungsprozesses können Unstimmigkeiten in den Fluoreszenzgrenzen auftreten. Dieses Phänomen wird in erster Linie auf erhebliche Unterschiede in der Spermienkonzentration und -motilität zwischen verschiedenen Proben zurückgeführt. Um dieses Problem zu lösen, wird empfohlen, geeignete Gating zu verwenden, um tote Spermien, Trümmer und andere unspezifische Signale auszuschließen. Dieser Ansatz verbessert die Genauigkeit der Daten und mindert das Problem der uneinheitlichen Fluoreszenzgrenzen.
Nach unserem Wissen ist dies die erste Studie, die die Analyseergebnisse der PGG- und CFG-Methoden vergleicht. Ein Nachteil dieser Studie ist ihr einzeiliges, kleinstichprobenartiges Design, und ihre Schlussfolgerungen erfordern eine weitere Validierung durch multizentrische, großstichprobenartige Studien. Zukünftige Forschungsrichtungen umfassen die Sicherstellung der Konsistenz der Spermien-DFI-Testergebnisse auf verschiedenen Durchflusszytometern und die Untersuchung, ob Spermien-DFIs die Ergebnisse der assistierten Reproduktionstechnologie vorhersagen können.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die CFG-Methode mehr Parameter für die DNA-Integrität von Spermien liefert. Insbesondere reflektieren DFIm und DFIs die Anteile der Spermien mit leichter bzw. schwerer DNA-Schädigung. Die Ergebnisse von DFIc und DFIp weisen eine gute Konsistenz auf. Die CFG-Methode ist für die klinische Anwendung und Förderung geeignet.