Wiederholte Fehlgeburten können durch die Fragmentierung der Spermien-DNA verursacht werden

Autor: Zhang Xing, Chefarzt des Yangzhou Traditional Chinese Medicine Hospital

Gutachter: Chen Yun, Chefarzt, Jiangsu Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine

Herr Zhang, der im gebärfähigen Alter ist, ist seit drei Jahren mit seiner Frau verheiratet. Während dieser Zeit war seine Frau zweimal schwanger, beide Male endeten sie jedoch mit einer Fehlgeburt, was das Paar sehr beunruhigte.

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Die beiden gingen gemeinsam zur Untersuchung ins Krankenhaus. Bei seiner Frau gab es keine Probleme mit den Indikatoren und auch die Spermienzahl, Beweglichkeit und andere Routineparameter von Herrn Zhang waren normal, aber sein Spermien-DNA-Fragmentierungsindex lag über 30 %. Als Herr Zhang diesen Begriff hörte, war er verwirrt. Was sind Spermien-DNA-Fragmente? Sind alle meine Spermien in Stücke zerbrochen?

1. Handelt es sich bei der Fragmentierung der Spermien-DNA tatsächlich um eine Fragmentierung der Spermien?

In den letzten Jahren wurde der Nachweis der DNA-Fragmentierung von Spermien als wichtige Ergänzung zur routinemäßigen Spermienanalyse als wichtiger Indikator für die Beurteilung von Spermien und die Vorhersage der Fruchtbarkeit angesehen.

Unter Spermien-DNA-Fragmentierung versteht man die Beschädigung der ursprünglich intakten Spermien-DNA durch verschiedene schädliche Faktoren während des Bildungsprozesses der Spermien.

Während der anfänglichen Bildungsphase der Spermien werden Histone, die hauptsächlich aus Lysin bestehen, nach und nach durch Protamine ersetzt, die reich an Arginin sind. Unter der Einwirkung von Protamin wird Chromatin stark gefaltet und im Spermienkopf gespeichert, um die Stabilität des genetischen Materials zu gewährleisten. Wird die Umwandlung der beiden blockiert, kommt es zu einer abnormalen Chromatinverpackung und zu Reparaturdefekten, die DNA-Schäden verursachen, Einzelstrang- oder Doppelstrangbrüche in der DNA zur Folge haben und so DNA-Fragmente erzeugen.

Der Prozentsatz der Spermien, deren DNA aufgrund verschiedener ungünstiger Faktoren beschädigt wurde, wird als „Spermien-DNA-Fragmentierungsindex“ bezeichnet und dient hauptsächlich zur Beurteilung der Integrität der Spermien-DNA. Der Spermien-DNA-Fragmentierungsindex spiegelt die Funktionalität des genetischen Materials der Spermien wider, was sich direkt auf die Integrität der Chromosomenstruktur des Fötus und auch auf die männliche Fruchtbarkeit auswirkt.

Im Allgemeinen liegt der DNA-Fragmentierungsindex der Spermien eines normalen Mannes nicht über 15 %. Wenn dieser Index 30 % übersteigt, bedeutet dies, dass die männliche Fruchtbarkeit verringert ist.

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2. Warum führt ein abnormaler DNA-Fragmentierungsindex der Spermien zu einer Fehlgeburt?

Die Integrität der Spermien-DNA beeinträchtigt die Beweglichkeit und Befruchtungsfähigkeit der Spermien und wirkt sich auf die Befruchtung der Eizelle, die Morphologie und Einnistung des Embryos aus. Darüber hinaus kann es bei den Nachkommen zu Azoospermie kommen. Darüber hinaus ist es eine notwendige Voraussetzung für die normale Befruchtung der Eizellen, die Einnistung der befruchteten Eizellen und die embryonale Entwicklung und spielt eine Schlüsselrolle.

Wissenschaftler haben statistische Analysen zum Zusammenhang zwischen DNA-Schäden bei männlichen Spermien und spontanen Fehlgeburten bei Frauen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass DNA-Schäden bei männlichen Spermien das Risiko einer Fehlgeburt bei Frauen deutlich erhöhen. Mit anderen Worten: Ein Anstieg des DNA-Fragmentierungsindex des männlichen Spermas beeinträchtigt die Verbindung zwischen Sperma und Eizelle und führt zu Anomalien. Dadurch werden die Einnistung der befruchteten Eizelle und die frühe Entwicklung des Embryos beeinträchtigt, was letztlich zu einem entsprechenden Anstieg der Schwangerschafts- und Fehlgeburtenrate bei Frauen führt und sogar zu wiederholten Fehlgeburten führen kann.

3. Was verursacht DNA-Schäden bei Spermien?

Nach aktuellem Forschungsstand sind die Hauptgründe für die Entstehung oder Verschlimmerung von Spermien-DNA-Schäden:

1. Abnorme Chromatinanordnung und abnorme Spermienapoptose

Als Chromatin bezeichnet man einen stäbchenförmigen Körper, der durch die Spiralisierung von DNA-Proteinfasern während der Spermienproduktion entsteht und Träger der Gene ist. Wenn es zu einer Anomalie im Chromatin-Assemblierungsprozess kommt, führt dies zu einer erhöhten Fragmentierung der Spermien-DNA.

Eine abnormale Chromatinorganisation wird hauptsächlich durch Krankheiten, Medikamente und Umweltgifte verursacht. Unter diesen ist die Varikozele eng mit der Menge der DNA-Fragmente in den Spermien verbunden.

Relevante Forschungsdaten zeigen, dass die natürliche Schwangerschaftsrate bei Paaren mit Varikozele nach der Operation steigt, während die spontane Fehlgeburtsrate und die Misserfolgsrate bei assistierten Reproduktionstechniken sinken. Dies ist größtenteils auf die Verbesserung der Spermien-DNA-Schäden bei Patienten nach der Operation zurückzuführen, insbesondere bei Patienten mit schwerer Varikozele und Spermien-DNA-Schäden. Der Effekt ist besonders signifikant.

Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass Schäden an der Spermien-DNA eng mit Alterung, Luftverschmutzung, Rauchen, Alkoholismus usw. zusammenhängen. Diese Faktoren können eine abnormale Apoptose der Spermien verursachen und dadurch den Grad der Fragmentierung der Spermien-DNA verschlimmern.

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2. Die oxidative Stressreaktion der Spermien ist zu stark

Eine angemessene Menge reaktiver Sauerstoffradikale kann die normale Funktion der Spermien aufrechterhalten. Zu viele reaktive freie Sauerstoffradikale können jedoch negative Auswirkungen auf Hoden und Spermien haben. Dieser Zustand wird als „übermäßige oxidative Stressreaktion der Spermien“ bezeichnet und ist auch eine Pathogenese der männlichen Unfruchtbarkeit.

Oxidativer Stress kann die Spermienfunktion auf verschiedene Weise beeinträchtigen. Reaktive Sauerstoffradikale können nicht nur mit Zellmembranen reagieren und so die Beweglichkeit und Befruchtungsfähigkeit der Spermien schwächen, sondern auch mit der DNA der Spermien reagieren, was zu DNA-Schäden führt und die Spermien künftiger Generationen verändert, was die Ursache für Azoospermie ist.

Eine übermäßige oxidative Stressreaktion der Spermien steht auch in engem Zusammenhang mit einer hohen Hodentemperatur. Deshalb ist es für Männer nicht empfehlenswert, in die Sauna zu gehen oder enge Hosen usw. zu tragen und langes Sitzen zu vermeiden.

Verweise

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[3] Zhao Junzhao. Die Geheimnisse der Reproduktionsmedizin entschlüsseln[M]. Peking: People's Medical Publishing House, 2019.