Akrosomenreaktionsinduktion vor ICSI (RA-ICSI)

Einleitung Die intrazytoplasmatische Spermien-Mikroinjektion (ICSI) produziert 70 % der befruchteten Oozyten und Zygoten, die sich größtenteils normal entwickeln. Zur Durchführung von ICSI wird nach einer Gradientenmigration ein Spermatozoon aus einer Spermiensuspension entnommen. Es wird dann durch Brechen seines Flagellums unter Verwendung einer Mikropipette immobilisiert und in das Zytoplasma der Eizelle eingeführt.

Die Rate spontaner Akrosomreaktionen beim Menschen beträgt weniger als 20 %. Zwei Studien über den Prozentsatz von Spermien mit Akrosomreaktion und immobilisierten Spermien zeigten, dass 95 % von ihnen eine Destabilisierung der Membran aufweisen, aber nur 17,8 % von ihnen eine vollständige RA gemacht hatten. Mit anderen Worten, wenn wir 10 Spermien mikroinjiziert haben, sind nur 2 von ihnen vollständig von ihrem Akrosommaterial befreit. Alle anderen werden mit akrosomalem Material in die Eizelle eingebracht. Aber dieses Material dringt normalerweise nicht in die Oozyte ein, da die Akrosomreaktion eine Voraussetzung für die Passage der das Ei umgebenden Zona pellucida ist.

Die Bedeutung der Verwendung eines Akrosom-reagierten Spermiums für den Erfolg von ICSI wurde zuvor bei mehreren Tierarten hervorgehoben. Es wurde gezeigt, dass die Induktion der Akrosomreaktion bei Mäusen zu höheren Befruchtungsraten (von 30 % bis etwa 60 %) führt. Ähnlich ist es bei Kaninchen und Pferden. Kimuraet al. berichteten auch, dass Maus-Oozyten, denen Kaninchen- und Hamstersperma mit intaktem Akrosom injiziert wurde, eine nukleare Aktivierung und Beendigung der Embryonalentwicklung zeigten, ohne das Zweizellstadium zu erreichen. Diese "Zytotoxizität" derselben Spermien verschwindet, wenn sie vor der Injektion aus ihren Akrosomen freigesetzt werden. In einer anderen Studie wurde beim Goldhamster die nachteilige Wirkung des Vorhandenseins des Akrosoms während der Injektion von Spermienköpfen auf das Überleben der Oozyten nachgewiesen. Alle Eizellen, denen Akrosom-intakte Spermien mikroinjiziert wurden, waren tot, während nur diejenigen, denen Spermien mit Akrosom-Reaktion injiziert wurden, nicht nur überlebten, sondern sich in 79 % der Fälle auch bis zum Stadium von zwei Vorkernen entwickelt und zu Lebendgeburten beigetragen haben (19 %).

Das Team von Yanagimachi berichtete über eine Studie über die potenziell gefährliche Wirkung des Einbaus des Spermienakrosoms verschiedener Arten in Maus-Oozyten. Schädliche Komponenten wären diesen Autoren zufolge wahrscheinlich die Enzyme wie Trypsin-ähnliches Acrosin und Hyaluronidase, da ihre Injektion die Wirkung von ICSI mit Akrosom-intakten Spermien nachahmte. In derselben Studie wurde bestätigt, dass die toxischen Wirkungen mit der Größe des Akrosoms und damit dem Gehalt an Protease-Enzymen korrelieren.

Die toxischen Wirkungen des Akrosoms und seines Inhalts wurden explizit von Morozumi und Yanagimachi beschrieben. Es induziert eine Deformation der Oozyte mit einem unregelmäßigen Aussehen, Ödem oder Zytolyse mit einem pseudo-vakuolierten Aussehen des Zytoplasmas. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass der durch exogene oder akrosomale Enzyme verursachte Schaden mit einer Störung des Zytoskeletts der Eizelle durch eine abweichende Ansammlung von Mikrotubuli im Kortex der Eizelle korreliert war.

Zusätzlich zu den morphologischen und ultrastrukturellen Veränderungen in der Eizelle kann die Inkorporation des Akrosoms zu einer fehlenden Kernaktivierung der Eizelle führen. Kasaiet al. berichteten, dass der Abschluss der Oozytenmeiose schneller abläuft, wenn die Spermien aus dem Akrosom freigesetzt werden. In ähnlicher Weise wurde bei Schweinen eine Zunahme der Befruchtungsrate nach ICSI mit Spermien mit Akrosomreaktion beobachtet. Die Studie von Morozumi et al. zeigten auch, dass die Induktion der Akrosomreaktion von Spermien mehrerer Arten vor der ICSI zu einer Beschleunigung der Oozytenaktivierung führte, die sich in menschlichen Spermien manifestierte. Dies wurde durch die signifikanten Unterschiede zwischen den Profilen der Calciumoszillationen nach ICSI mit Akrosom-intaktem oder Akrosom-reagiertem Sperma belegt. Kalziumwellen, die in Oozyten aufgezeichnet wurden, denen mit Akrosom reagierte Spermien injiziert wurden, waren durch einen frühen Beginn und eine frühe Amplitude sowie eine höhere Frequenz gekennzeichnet. Im Gegensatz dazu war die Calciumreaktion in Oozyten, denen Akrosom-intaktes Sperma injiziert wurde, abnormal verzögert.

Somit sind veränderte Calcium-Oszillationen, die „Schlüssel“-Oozyten-Aktivierungssignale während der ICSI, die Ursache für eine abnormale Präimplantations-Embryo-Entwicklung bis zum Blastozysten-Stadium. Tatsächlich erhöht sich der Anteil lebender gesunder Mäusegeburten von 40 % auf 71 %, wenn intakte bzw. Akrosom-reagierte Spermien mikroinjiziert werden.

Dieselben Studien haben auch zwei Dinge gezeigt:

• Das Einbringen von Akrosommaterial ist schädlicher, wenn die Menge im Vergleich zum Oozytenvolumen groß ist. Es besteht daher ein Interesse daran, den Eintrag von Material in das Zytoplasma der Eizelle gezielt zu reduzieren, um die Embryonalentwicklung zu verbessern.
• Zweitens verbessert die Induktion der Akrosomreaktion vor der ICSI die Embryonalentwicklung und damit die Anzahl der durch Embryotransfer geborenen Babys erheblich.

Obwohl ICSI beim Menschen sehr zufriedenstellende Ergebnisse liefert, ist die Rate der durch Embryonen gewonnenen Säuglinge geringer als nach IVF-Embryonentransfer. Daher besteht die Möglichkeit, die Ergebnisse der ICSI durch Induktion der Akrosomreaktion vor der Mikroinjektion zu verbessern.

Nach mehreren Studien nutzten wir die Inkubation von Spermien mit der Follikelflüssigkeit (FF) des Partners, um die Akrosomreaktion der Spermien zu induzieren (Karim Rahal, 2011 Masterarbeit 2). FF ist in der Tat ein potenter Induktor des AR. Es gibt kein Problem der Rückverfolgbarkeit, da das FF der Patientin nur für das Sperma ihres Mannes verwendet wird. Diese Technik kann auf das ärmste Sperma angewendet werden. Schließlich ist die Technik in einer sehr einfachen Routine anzuwenden, da die Follikelflüssigkeit bei der Eizellentnahme immer gewonnen wird und somit zur Verfügung steht.