DNA-Strangbrüche in männlichen Keimzellen der Maus

Abstract

Der Grund für eine ungewollte Kinderlosigkeit liegt zu etwa 30 % beim Mann. Bei etwa 10-15 % der infertilen Paare ist die Infertilität genetisch bedingt. In den letzten Jahren haben die DNA-Strangbrüche in den Spermien eine immer wichtigere Rolle in der Infertilitätsdiagnostik und der anschließenden künstlichen Befruchtung eingenommen. In vielen Laboren gehört ihre Untersuchung inzwischen zu den Standards, wenn es darum geht, die Infertilität des Mannes besser zu erfassen. Betrachtet man die aktuelle Studienlage, können immer mehr Untersuchungen einen direkten Zusammenhang zwischen DNA-Strangbrüchen und der Infertilität und dem Outcome der künstlichen Befruchtung (IUI und IVF) zeigen. Ein Zusammenhang zwischen DNA-Strangbrüchen und dem Ergebnis einer ICSI hingegen ist eher fraglich.

Vergleich zu den Ergebnissen beim Menschen zeigen die Mäuse deutlich weniger Spermien, in denen die DNA fragmentiert ist. Nach eingehender Analyse des in der Literatur dokumentierten Forschungsstandes und dem Vergleich mit den in dieser Arbeit gewonnenen Ergebnissen zeigt sich, dass die Werte, die in den Studien zu finden sind, insgesamt schwer miteinander vergleichbar sind. Diese Problematik wurde auch im Review von Aitken et al. erfasst. Die Untersuchung der DNA-Strangbrüche wurde jedoch von der WHO 2010 als Standarduntersuchung der humanen Spermien empfohlen. Es müssten aber insgesamt standardisierte Messmethoden entwickelt werden. Die Untersuchung verschiedener Knockout-Mäuse zeigte eine deutliche Zunahme der inkompletten Protaminierung, jedoch nur eine sehr geringe Zunahme der DNA-Strangbrüche in den Spermien mit der steigenden Zahl an ausgeknockten Genen. Obwohl gezeigt werden konnte, dass die Fehler in der Protaminierung und die DNA-Strangbrüche miteinander positiv korrelieren, stiegen sie nicht in der gleichen Intensität an. Weiter konnte dargelegt werden, dass die Fehler in der Protaminierung kontinuierlich ansteigen, obwohl nur zwei der insgesamt sechs ausgeknockten Gene direkt auf die Protaminierung einwirken. Es besteht also der Verdacht, dass die übrigen ausgeknockten Gene über verschiedene Mechanismen die Protaminierung beeinflussen. Der Vergleich von alten und jungen Mäusen ergab lediglich signifikant mehr apoptotische Keimzellen in den Testis junger Männchen im Vergleich zu älteren Männchen.

Bezüglich der Zahl der Spermien mit DNA-Strangbrüchen konnte zwischen den alten und jungen Mäusen kein signifikanter Unterschied gefunden werden. Bei der Untersuchung von Pxt1-Knockout-Mäusen konnte gezeigt werden, dass diese sich in Bezug auf die Spermien mit fragmentierter DNA von den 129/Sv-Wildtyp-Mäusen unterschieden. Eine Induktion von DNA-Strangbrüchen durch DNase I zeigte jedoch keinen Unterschied. Das Pxt1-Gen ist vermutlich für die physiologische Elimination der defekten Spermien von Bedeutung. Bei der Induktion der DNA-Strangbrüche mit DNase I scheint dieses jedoch keinen Einfluss zu nehmen.

Letztendlich und abschließend wurde festgestellt, dass sich die Maus nicht als Modell eignet, um die Bedeutung von DNA-Strangbrüchen in Spermien im Bezug auf die Fruchtbarkeit zu untersuchen. Die Maus hat im Vergleich zum Menschen (zwischen 8 % und 19 % DNA-Strangbrüchen bei fertilen Männern) eine sehr niedrige Zahl von Spermien mit DNA-Strangbrüchen (< 2 %). Deswegen ist die Suche nach einem anderen Tiermodell nötig. Allerdings fielen die Ergebnisse bei den eigenen und bei den in der Literatur gefundenen Tierarten sehr unterschiedlich aus. Unter den in dieser Arbeit untersuchten Tierarten ließ sich kein zuverlässiges Modell finden, welches zufrieden stellend mit dem Menschen vergleichbar ist.