Einleitung
Machen morphologische Untersuchungen überhaupt Sinn
Das "normale Spermium"
Zwei Klassifikationen setzen sich durch
- WHO Klassifikation
- Tygeberg Klassifikation
Wo liegen die definitiven Vor- und Nachteile der beiden Systeme

Von der Problematik der Spermatozoen-Morphologie :
zwei Klassifikationen setzensich durch

(WHO: Klassifikation versus Strict-Criteria - ein Glaubenskrieg in der Andrologie ?)

Einleitung

Obschon in der modernen Fortpflanzungsmedizin heute weitgehend Einigkeit darüber besteht, dass die Spermatozoenmorphologie eng mit dem Fertilisierungspotential korreliert ist, sind die Methoden zur Identifizierung der normalen Spermien immer noch widersprüchlich und keineswegs exakt definiert. Im Folgenden sollen deshalb die wichtigsten beiden Systeme gegenübergestellt und kritisch beleuchtet werden. Dies soll dem andrologischen "Anwender" erlauben, sich in der scheinbar widersprüchlichen Kriterienvielfalt zurecht zu finden.

Eine Durchsicht der in der Literatur zur Verfügung stehenden Daten zeigt zwar, dass entscheidende morphologischen Eckpunkte wie Spermiengrösse, die normale abgeflachte Form, die Akrosomengrösse, Form und Grösse des Mittelstückes und Schwanzstückes seit Jahrzehnten definiert und bekannt sind, der Cut-off für Normalität der Spermienpopulation eines Ejakulates offensichtlich im Laufe der Jahrzehnte aber einen beachtlichen Rückgang erkennen lässt ! Zwar könnte diese Phänomen teilweise darauf zurückzuführen sein, dass heute vermehrte strikte Kriterien zur Anwendung gelangen, dennoch ist die Abnahme der Zahl normal geformter Spermien doch eindrücklich und stimmt bedenklich. So konnte kürzlich in einer Untersuchung am Spendergut einer Samenbank in der Schweiz (Lugano) dieses Phänomen auch für unser Land eindrücklich nachgewiesen werden.

 

Machen morphologische Untersuchungen überhaupt Sinn ?

Immer wieder muss sich die Andrologie die ketzerische Frage gefallen lassen, welchen Sinn die morphologischen Untersuchungen der Spermien tatsächlich haben? Kann aufgrund des Prozentsatzes abnormer Spermien wirklich auf das Fertilisierungspotential rückgeschlossen werden ?

Normale äussere Aspekte der Spermien sind nicht einfach mit intaktem Befruchtungspotential gleichzusetzen. Nicht alle normalen Spermien können eine Eizelle fertilisieren. Patienten mit einem Immotile-Cilia -Syndrom beispielsweise besitzen äusserlich unauffällige Samenzellen , können aber genau sowenig zum Erfolg kommen wie die ebenfalls normal erscheinenden diploiden oder anderweitig chromosomal aberrierten Spermien. Sogenannt abnorme Spermien aber sind (abgesehen von den akrosomenlosen Formen selbstverständlich) unter Umständen durchaus mit gutem Fertilisierungspotential versehen.

Die Untersuchung der Spermatozoenmorphologie stellt dennoch nach wie vor einen grundlegenden Bestandteil der Spermaanalyse bei Fertilitätsabklärungen dar. Leider werden bis heute dazu fixierte und luftgetrocknete Präparate verwendet, so dass die Morphologie unabhängig und isoliert von den kinematischen Gegebenheiten, den Vitalitätstests, den Akrosomenfunktionen und den weiteren Funktionstests interpretiert wird. Hier muss - einmal mehr - die Forderung aufgestellt werden, die Spermien in ihrer Komplexität in allen Aspekten zu evaluieren. Erst wenn es gelingt, Methoden zur Anwendung zu bringen, die an einem einzigen Spermium alle Facetten der Analysen inklusive Morphologie und Funktionen erfassen, wird die individuelle Samenuntersuchung neue Dimensionen der Aussagekraft erhalten!!

 

 

Das "normale Spermium"

Die ersten Untersuchungen zur menschlichen Spermien-morphologie datieren aus den 60er Jahren des vergangenen Jahrhunderts. Die Vielfalt der Erscheingsformen wurde bereits früh dokumetiert, erst in den 70er Jahren aber setzte sich die Erkenntnis durch,dass das Auftreten vermehrter abnormer Formen auch mit verminderter Schwangerschaftsrate korreliert sein könnte. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass die ersten Normwerte den Cut-off bei 60% unauffälligen Formen ansetzten - ein Wert, der Jahrzehnte Gültigkeit hatte und der eindrücklich beweist, wie large offensichtlich die früheren Kriterien ange- wendet wurden (dies im Gegensatz zu heute, da möglicherweise eine gegenreformatorische Bewegung die Auswertung zur anderen Seite hin verfälscht ! Hier können einzig automatisierte computergestützte Analysen die Lösung bieten, wie unten noch darzustellen bleibt.) Berühmte Namen der früheren Andrologie wie MacLeod,Hotchkiss, Gold,Hafez,Kremer und nicht zuletzt Schirren sind untrennbar mit diesen grundlegenden ersten Analysen und Publikationen verbunden.

Unter den zahlreichen in der Literatur bisher erschienen Färbemaethoden (eine Uebersicht ist bei Sigg und Hornstein im Handbuch "Das Spermiozytogramm" erschienen) haben sich definitiv die Papnicolau-Färbung oder eine sehr einfache und empfehlenswerte Variante ( Diff-Quick) durchgesetzt. Zusätzliche Informationen erlauben Färbungen wie die Shorr-Färbung oder die Triple-stain-Methoden - die jedoch bereits über den Routineeinsatz hinausgehen. Kategorisch und klar abzulehnen ist die Untersuchung der Morphologie an ungefärbten Spermien, da die Strukturen keineswegs zuverlässig erfasst werden können.

Immer wieder muss auch die Forderung gestellt werden, dass morphologische Untersuchungen nur an gewaschenen Spermien vorgenommen werden sollen.

 

Zwei Klassifikationen setzen sich durch

Zwei Klassifikationen - unter den zahlreich in der Literatur vorgeschlagenen Varianten - vermochten sich weltweit durchzusetzen; die WHO Klassifikation sowie die Tygeberg-Klassifikation. Die beiden Methoden weichen in entscheidenen Punkten voneinander ab und sollen deshalb hier in ihren Grundzügen, den Verschiedenheiten und den empfohlenen Anwendungsgebieten dargestellt werden:

WHO Klassifikation

Die klassische Fortsetzung oder gewissermassen die Quintessenz der in früheren Jahrzehnten vorgeschlagenen Schemata war und ist die WHO Klassifikation der Spermienmorphologie. Die erste Version erschien 1970 und wurde 1980 ,1987 und später 1992 überarbeitet. Das Prinzip basiert auf der von Mac Leod vorgeschlagenen Einteilung. Bereits 1971 bestanden Bestrebungen, die Vielfalt der klassifizierten Formen (und damit auch die Fehlerquellen) zu reduzieren und zu vereinfachen.1990 rutschte der Cutoff für normale Spermien von den ursprünglichen 60% auf 50% ab um schliesslich in der heute gültigen Fassung (gemäss der Consensus-Conference) auf 30% reduziert zu werden.

Die WHO Klassifikation hat sich stets - den urspünglichen Empfehlungen von Eliasson folgend - darum bemüht, neben den Kopfanomalien auch die übrigen Fehlbildungen gleichzeitig mitzuerfassen. Jounannet schlug dazu 1987 den sog multpile anomlies index vor, den die WHO schliesslich - auch in der aktuellen Fassung - als Teratozoospermie Index TZI aufgenommen hat. Damit wird versucht, die durchschnittliche Zahl der Defekte pro abnormem Spermium zu definieren und zu erfassen. Die Berücksichtigung der Mittelstückveränderungen, der Zytoplasma-reste, der Schwanzstückstörungen oder der Halsstückverän-derungen isoliert und ohne Bezug auf die alles enstcheidende Kopfstruktur ist - wie sich schliesslich gezeigt hat - unerheblich und deshalb kommt diesem TZI in der morphologischen Beurteilung eine aussordentliche Stellung zu.

Betrachtet man die Entwicklung, die die WHO Klassifizierung in den verschiedenen Auflagen genommen hat, zeichnet sich eindeutig ein Trend zur einfacheren und strikteren Anwendung ab, der sich klar den Tygeberg Kriterien zuwendet.

Tygeberg Klassifikation

Die Tygeberg Klassifikation basiert- dies ist den wenigsten Anwendern bewusst - auf einem Schema, das an im Postkoitaltest identifizierten Spermien erarbeitet wurde. Diese Klassifikation basiert demnach nicht auf einer eigentlichen physiologischen Auswahl sondern entstand gewissermassen nach einer Vorauswahl im Fertilisierungsablauf. Die Fähigkeit des Zervikalmukus zur Elimination abnormer Formen war schon lange bekannt - betrachtet man Spermien im PCT, ist diese Phänomen in eindrücklicher Weise nachvollziehbar. Die Tygeberg Strict Criteria for an ideal normal spermatozoa - basierend auf Spermien aus dem internen Zervikalmund - zeigen eine fast einheitliche Population , im Gegensatz zu Abstrichen aus dem Endozervikalkanal oder dem unteren Abschnitt der Zervix. Im Gegensatz zu allen anderen Klassifikationen werden bei der Tygeberg Klassifikation alle Borderline -Abnormitäten oder auch nur geringste Abweichungen als abnorm eingestuft.

Die Klassifikation erfolgt nach Beschreibung und genauen Massen: die Form der Spermienköpfe ist leicht langgestreckt und die Konturen gut erkennbar. Die Länge misst 4 - 5 um, die Breite 2.5 - 3.5 um. Die Kopfbreite misst zwei Drittel bis drei Fünftel der Kopflänge. Das Mittelstück muss axial ansetzen und misst maximal 1 um in der Breite. Erstaunlicherweise werden Zytoplasmareste erst bei einem Volumen von mehr als 30% (in Relation zur Kopfgrösse als abnorm eingestuft.

Zahlreiche Untersuchungen konnten belegen, dass die durch dieTygeberg Klassifikation als normal taxierten Spermien besser an die Zona pellucida binden. Grosse Bedeutung wird bei der Auswertung der Grösse und der Form des Akrosoms geschenkt. Untersuchungen zur Fertilisierungskapazität von Spermien mit normal grossen bzw zu kleinen Akrosomen (selbst bei normaler Kopfgrösse) bewiesen die Bedeutung dieser enzymtragenden äusseren Hüllen. Damit erfuhr auch das anfänglich so einfache und strikte Tygeberg System eine komplexere Erweiterung in Form des Akrosomen-Index. Dieser unterscheidet normale, zu kleine, abnorm gefärbten und amorphe Akrosomen. Der Akrosomen Index erfasst den Prozentsatz der normalen Akrosomen und der "cutoff" liegt gemäss aktuellen Analysen bei 15%. Finden sich weniger akrosomen - normale Spermien bleibt die Fertilisierung in der Regel aus.

 

Wo liegen die definitiven Vor- und Nachteile der beiden Systeme?

Die klinische Bedeutung der Tygeberg-Kriterien liegt in den prognostischen Aussagen bezüglich Ausgang einer IVF-Therapie . Mit mehr als 15% morphologisch normalen Formen ist die Fertilisierungsrate 82.5%, bei 14% mormalen Spermien und weniger aber nur 37%. Krueger definiert schliesslich zwei Subgruppen der Spermien aufgrund morphologischer Kriterien: das sogenannte G Pattern (gemässTygeberg-Kriterien) zwischen 5 und 14% und einer Fertilisierungsrate von rund 70% und dem P- Pattern mit normalen Spermien unter 4% und einer Fertilisierungsrate unter 7%.

Die prognostische Aussagekraft - bezüglich IVF- der WHO Klassifizierung ist weitaus geringer. Dies hängt mit einiger Sicherheit aber mit den bekannten inter- und intraindividuellen Variationen der Beurteilung zusammen, die mit dem WHO System eben immer noch möglich sind. Erste eigene Untersuchungen zum Vergleich der klassischen Auswertung der WHO Kriterien und einem automatisierten computergesteuerten Messsystem zeigen, dass einige entscheidende Fehlerquellen auf diese Weise eliminiert werden können.

Eine grosse Untersuchung befasste sich mit der Frage, ob die WHO Klassifikation - wenn sie exakt angewendet wird - wesentlich von der Tygeber-Klassifikation abweicht. Erstaunlicher weise zeigte sich dabei, dass die Differenzen minimal sind. Dies belegt aber in eindrücklicher auch ,dass die beiden Systeme durchaus Verwandtschaften aufzuweisen haben und sich in wesentlichen Belangen nicht unterschieden ( abgesehen von der Tatsache, dass die WHO Klassifikation der Vielfalt der Veränderungen an den einzelnen Spermien gerechter wird, während die Tygeberg Klassifikation einfacher zu erlernen und durchzuführen ist). Mit dem AI hat sie zudem eine bedeutsame Dimension miterfasst).

Die WHO-Einteilung ermöglicht es aber - im Gegensatz zu der Tygeberg-Klassifikation - eine Diagnose aufgrund einzelner Fehlbildungen zu stellen. Er- wähnt seien hier stellvertretend nur die Globozoospermie, die Decapoted spermatozoa, abaxiale Ansätze,Tail coiling und Stiff-tail-Syndrom.

Die Zukunft wird mit Sicherheit eine Synthese der beiden Systeme zur Anwendung bringen, das einfach und reproduzierbar zu handhaben ist und sich eventuell mehr dem Tygeberg System zu- und von der klassischen WHO- Analyse abwenden wird. Der Einsatz von optischen Messsystemen- wie er heute bereits bestens erprobt und kommerziell erhältlich ist - muss kategorsich gefordert werden . Zu gross sind die Fehlerquellen in den andrologischen spermatologischen Untersuchungen, als dass es auch nur im Ansatz zulässig wäre, ein Analyse-Kriterium wie die morphologische Untersuchung mit offensichtlich hervorragender prognostischer Bedeutung in irgendeinerweise zu vernachlässigen.

 

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