Optimierung der Glaswollefiltration von menschlichen Ejakulaten zum Zwecke der assistierten Reproduktion für labordiagnostische Untersuchungen

Abstract

Mittels Glaswolle (Microfibre code 112) in einer speziellen Filtrations-Anordnung steht ein effektives Spermienpräparationsverfahren zur Verfügung. Durch Ausnutzung eines gefäßforminduzierten Konzentrierungseffektes kann auf samenzellschädigende Zentrifugation zur Spermatozoen-Anreicherung verzichtet werden. Folgend aufgeführte Ergebnisse sind Mittelwerte aus 30 Messungen. Die Computer-Assistierte Spermienmotilitäts-Analyse (CASA) zeigt eine gegenüber dem nativen Ejakulat signifikante Erhöhung der Spermienkonzentration im Filtrat (27,45 vs. 69,56 Mio/ml). Das Verteilungsverhältnis der Samenzell-Populationen nach Glaswolle- Filtration bietet gute Voraussetzungen für assistierte Reproduktion. Unter Abnahme des immotilen Anteils auf 1/5 (54,53 vs. 11,66 %), erhöht sich konsekutiv der motile Spermien-Anteil (39,53 vs. 82,06 %). In der weiteren Spezifisierung motiler Spermatozoen, kann eine Verschiebung zugunsten linear motiler Spermien registriert werden. Während die Verringerung der nicht linear motilen Subpopulation nur zufälligen Charakters ist, weist der Kreisläuferanteil post filtrationem einen signifikanten Rückgang auf (34,96 vs. 31,1 %). Der Zuwachs linear motiler Samenzellen ist jedoch von besonderem Interesse (7,36 vs. 12,43 %). Bei Zugrundelegung von Absolut- zahlenwerten, läßt sich (auch für oligozoosperme Ejakulate) ein nahezu 9-facher Anstieg linear motiler Spermatozoen von nativ 0,8 auf 7,1 Mio/ml nach Filtration demonstrieren. Ihre Spurgeschwindigkeit (curvilinear velocity-VCL) nimmt dabei überproportional zu (41,26 vs. 62,66 µm/s), während sich über alle motilen Spermien im Mittel nur eine filtrationsbedingte VCL-Erhöhung von 10 µm/s abzeichnet. Weiterhin kam ein Cell Counter + Analyser System (CASY®) zum Einsatz, das ein Verfahren der Partikelmeßtechnik nutzt. So gelang der Nachweis, daß die Glaswolle-Filtration unter Reduktion klein- und großkorpuskulärer Bestandteile (zelluläre und nichtzelluläre) eine deutliche Anreicherung einer Samenzell-Population mit medianen Membrandurchmesser von 3,47 µm bewirkt. Die Ergebnisse der morphologischen Differenzierung (strict criteria) stehen damit im Einklang. Nach Filtration konnte eine signifikante Zunahme der Normalform (13,33 vs. 19,16 %) bei adäquater Verminderung von Makro- und Mikroköpfen (6,5 vs. 3,03 %) sowie Vorstufen (8,33 vs. 5,96 %) registriert werden. Auf den raster-elektronen-mikroskopischen Aufnahmen wird deutlich, wie besonders membrandefekte Spermatozoen und muköses Eiweiß der Glaswolle-Faseroberfläche verhaften.

An efficient procedure for sperm preparation is presented using glass wool (microfibre code 112) in a special filter arrangement. Centrifugation as a means of spermatozoa concentration, a process which is extremely harmful to the sperm cells, can be dispensed with by making use of a concentration effect induced by the form of the vessel. The results that follow are mean values from 30 measurements. Computer-Assisted Sperm-motility Analysis (CASA) shows a significant rise of the sperm cell contents in the filtrate (27,45 vs. 69,56 million/ml) as compared with the native ejaculate. The distribution ratio of sperm populations observed after glass wool filtration provides favourable conditions for assisted reproduction. Reduction of the immotile portion to one fifth (54,53 vs. 11,66 %) yields a consecutive rise of the portion of motile sperms (39,53 vs. 82,06 %). Further specification of motile spermatozoa shows a shift in favour of sperms moving in a straight line. The decrease of the portion moving in circles is significant (34,96 vs. 31,1 %) after filtration, whereas the reduction in the subpopulation of sperms not moving in a straight line is of a rather incidental nature. Of particular interest, however, is the increase in sperm cells moving in straight lines (7,36 vs. 12,43 %). Basing considerations on absolute figures , a nine-fold increase in spermatozoa moving in straight lines, from the native value of 0,8 to 7,1 million/ml, can be demonstrated (even for oligozoospermial ejaculates) after filtration. Their curvilinear velocity (VCL) rises, in this connection, to a disproportionately high degree (41,26 vs. 62,66 µm/sec), whereas a filtration-induced rise of the VCL by only 10 µm/sec is observed for all motile spermatozoa on the average. Furthermore, a Cell Counter + Analyser System (CASY®) was employed making use of a particle test procedure. In this way, it could be proved that glass wool filtration produces a marked enrichment in a population of sperm cells with a mean membrane diameter of 3,47 µm with simultaneous reduction of the small- and large-corpuscular (cellular and non-cellular) fractions. In keeping with this are the results of the morphological differentiation (strict criteria). A significant increase in the standard form (13,33 vs. 19,16 %) with an adequate reduction in macro and micro heads (6,5 vs. 3,03 %) as well as in prestages (8,33 vs. 5,96 %) could be observed after filtration. Pictures taken with the electron-scan microscope clearly show that spermatozoa presenting membrane defects as well as mucous proteins, in particular, attach to the glass wool fibre surface.