Beeinflussung der Motilität humaner Spermatozoen mittels verschiedener Chelatbildner in vitro

Abstract

Die Bedeutung der Motilität von Spermatozoen für die Befruchtung steht außer Frage. Ist ein Spermatozoon immotil, so kann es die Eizellenicht erreichen. Elektronenmikroskopische Untersuchungen haben lediglich bei ungefähr 50% der in ihrer Motilität gestörten Spermatozoenein morphologisches Korrelat finden können. Für die andere Hälfte ist anzunehmen, daß die Ursache für die Minderung der Motilitätwahrscheinlich in physiologischen und biochemischen Dysfunktionen und/oder Interaktionen zu suchen ist. Ein Element, welches im männlichen Reproduktionstrakt in außergewöhnlich hoher Konzentration vorkommt, ist Zink. Es wurde sowohl imSpermatozoon, als auch im Seminalplasma nachgewiesen. Seine Funktion scheint vielseitig zu sein. Neben protektiven Eigenschaftengegenüber Oxidation und bakteriellen Infektionen, wird diesem Element immer wieder ein starker Einfluß auf die Motilität derSpermatozoen zugeschrieben. In der hier vorliegenden Arbeit wurde eine Substitution von Zinksulfat zu gewaschenen und durch Swim-up selektionierten humanenSpermatozoen durchgeführt. Als Kulturmedium wurde HTF-HSA-Medium verwendet. Ansätze wurden erstellt mit den Konzentrationen 1mol/l ZnSO4, 10 mol/l, 100 mol/l, 1 mmol/l und ein jeweiliger Kontrollansatz. Mit Hilfe der 'Computer assisted Semen analysis (CASA)',wurde direkt nach dem Ansetzen der Probe, sowie nach der Inkubationszeit 1 Stunde, 2 Stunden, 4 Stunden und 6 Stunden eineBestimmung der Motilitätsparameter durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigten keine eindeutige Beeinflussung derMotilitätsparameter der Spermatozoen durch die Zugabe von Zinksulfat. Diese Arbeit beschäftigt sich im Weiteren mit der Substitution von Metallchelatoren zu gewaschenen und durch Swim-up selektioniertenhumanen Spermatozoen. Verwendung fanden hierbei die Substanzen 'meso-2,3-Dimercapto Acid (DMSA)','2,3-Dimercapto-1-Propansulfonsäure (DMPS)', DL-Penicillamin und das Oligopeptid 'Lys-Cys-Thr-Cys-Cys-Ala'. Die SubstanzenDMSA, DMPS und das Oligopeptid haben in diesem Zusammenhang vorher noch nie Verwendung gefunden. In der ersten Versuchsreihewurden die Spermatozoen von einem Ejakulat so verteilt, daß Ansätze mit 1 µmol/l, 10 µmol/l, 100 µmol/l und ein Kontrollansatz für jedender Chelatoren entstand. Es erfolgte die Messung der Motilitätsparameter direkt nach dem Ansetzen, sowie nach 1 Stunde, 2 Stunden, 4Stunden und 6 Stunden mit Hilfe der CASA. Aufgrund der relativ schwach ausgeprägten Wirkung wurden die Versuche mit dem Oligopeptid nach der Untersuchung von 10 Ejakulatenabgebrochen. Bei den anderen Chelatoren wurden 20 Ejakulate untersucht. Es zeigte sich, daß es durch den Einfluß aller drei Chelatorenzu einer signifikanten Änderung der Motilität zu einem progressiv motileren Bewegungsmuster kam. Diese zeigte sich bei denMotilitätsparametern 'Nichtlinear motile Spermatozoen', 'Linearmotile Spermatozoen' und der 'Progressivgeschwindigkeit (VSL) dermotilen Spermatozoen', sowohl für jede der getesteten Konzentrationen, als auch zu jedem untersuchten Inkubationszeitpunkt. Durch denEinfluß der Chelatoren kam es zu einer Abnahme der 'Nichtlinear motilen Spermatozoen', zu einer Zunahme der 'Linear motilenSpermatozoen' und zu einer Erhöhung der "Progressivgeschwindigkeit (VSL) der motilen Spermatozoen. In der zweiten Versuchsreihe wurden Spermatozoen von insgesamt 21 Ejakulaten auf die gleiche Weise präpariert wie in der Ersten. Eswurden Ansätze mit DMSA, DMPS und DL-Penicillamin mit einer Konzentration 100 µmol/l und ein Kontrollansatz hergestellt. Diesewurden zum Inkubationszeitpunkt 2 Stunden mit Hilfe der CASA bezüglich ihrer Motilitätsparameter analysiert. Direkt nach der Messung mitder CASA erfolgte die Weiterverarbeitung der Ansätze für die Atomabsorptionsspektrometrie (AAS). Bezüglich der Analyse der Motilitätsparameter zeigten die Chelatoren die gleiche Wirkung wie in der ersten Versuchsreihe. Bei einemVergleich der Chelatoren untereinander zeigte sich lediglich bei dem Motilitätsparameter "Progressivgeschwindigkeit (VSL) der motilenSpermatozoen" eine signifikant stärkere Wirkung von DL-Penicillamin gegenüber DMSA. Bei der Ermittlung der Zinkkonzentration derSpermatozoen zeigten sich im Vergleich der Ansätze mit Chelatoren kein signifikanter Unterschied zur Kontrollgruppe. Die gefundenenZinkkonzentrationen lagen im Mittelwert zwischen 27,8 ng/106 Spermatozoen (DL-Penicillamin) und 30,7 ng/106 Spermatozoen(Kontrollgruppe). Damit liegen diese Werte in einem Bereich der in der Literatur bereits beschrieben wurde (25 ng/106 Spermatozoen bis55,3 ng/106 Spermatozoen). Die in dieser Arbeit gefundenen Ergebnisse zeigen, daß die Motilitätsparameter von humanen Spermatozoen durch die Substitution derChelatoren DMSA, DMPS und DL-Penicillamin zu beeinflussen sind. Letztlich konnte der genaue Mechanismus für diese Beeinflussungjedoch nicht aufgezeigt werden. Bei der Einordnung der hier gefundenen Daten in die bisher publizierte Literatur spricht aber vieles dafür,daß die Wirkung über eine Bindung von Zink an die Chelatoren zustande kommt. Besonders die Funktion von Zink als Weichmacher derMantelfasern würde vor dem Hintergrund des 'geometric-Clutch'-Modell die Veränderung des Bewegungsmusters durch den Entzug vonZink erklären.