Umgang mit Unfruchtbarkeit aufgrund fehlender Samenleiter

Von Dr. Robert D. Oates

Wenn Ihre Patientin nicht schwanger werden kann, weil ihr Partner an Mukoviszidose oder angeborenem beidseitigem Fehlen des Vas deferens leidet, bietet die assistierte Reproduktionstechnologie eine Lösung. Diese Erkrankungen haben jedoch genetische Auswirkungen, die Sie bei der Beratung solcher Paare berücksichtigen müssen.

Mukoviszidose (CF) ist eine häufige Erkrankung, die bei etwa einem von 1 600 Menschen nordeuropäischer Abstammung vorkommt.1 Bei fast allen Männern mit CF fehlt die Vasa deferentia beidseitig.2 Eine weitere Erkrankung, das angeborene beidseitige Fehlen der Samenleiter (CBAVD), findet sich bei etwa 1 % der unfruchtbaren Männer und bei einem höheren Prozentsatz derjenigen, die eine Azoospermie aufweisen.3

Bis vor kurzem hatten Männer mit Mukoviszidose oder CBAVD so gut wie keine Chance, Vater zu werden, aber mit der heutigen Technologie ist dies nun möglich.4 Kliniker, die sich mit Reproduktionsmedizin befassen, müssen die Fakten verstehen und die Nuancen dieser beiden Störungen einschätzen können, um Paare zu beraten, die an Unfruchtbarkeit leiden. In diesem Artikel werde ich die damit verbundenen genetischen Probleme erörtern und erläutern, wie wir Frauen und ihren betroffenen Partnern helfen können, eine Empfängnis zu erreichen.

Die Genetik der zystischen Fibrose

Im Jahr 1968 wurde entdeckt, dass der Grund für die Unfruchtbarkeit bei erwachsenen Männern mit klinisch anerkannter Mukoviszidose das Fehlen beider Samenleiter ist.5 Die Spermatogenese ist bei diesen Männern normal, aber die Vasalaplasie führt zu einer obstruktiven Azoospermie.

Mukoviszidose ist die häufigste tödliche autosomal-rezessiv vererbte Krankheit bei Menschen nordeuropäischer Abstammung. Bei asymptomatischen Personen mit diesem Hintergrund liegt die Trägerfrequenz bei 4 bis 5 %. Rommens und Mitarbeiter fanden heraus, dass sich das CF-Gen in einer Region auf dem langen Arm von Chromosom 7, Locus 31, befindet.6 Ein 250-kb-Fragment dieses Gens kodiert ein Protein namens CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). Dabei handelt es sich um ein membrangebundenes Molekül, das den Transmembrantransport von Chloridionen unterstützt, um einen optimalen Wasserhaushalt in den mit Epithelien ausgekleideten Lumina aufrechtzuerhalten. Wenn CFTR gestört ist, werden Sekrete in den kleinen Atemwegen der Lunge und in den Bauchspeicheldrüsengängen hartnäckig und verstopfen diese Strukturen, was zu Komplikationen der Atemwege und der Bauchspeicheldrüse führt.

Über 800 Mutationen wurden im CF-Allel identifiziert, von denen die häufigste

F508 ist. Bei dieser Mutation handelt es sich um eine In-Frame-Deletion von drei Basenpaaren, durch die ein Phenylalaninrest vollständig aus dem CFTR entfernt wird, was dessen Funktionsfähigkeit erheblich einschränkt. Einige andere Mutationen, wie R117H, haben eine weitaus geringere Auswirkung auf die Integrität und Fähigkeit des entstehenden CFTR-Proteins. Es ist die mildeste der beiden Mutationen, die ein Patient erbt, die den klinischen Charakter der Krankheit bestimmt.

Wenn zwei schwere Mutationen in einem Individuum koexistieren, wie es häufig der Fall ist, wenn Mukoviszidose-Patienten homozygot für

F508 sind, ist die Krankheit extrem ausgeprägt, mit Lungen- und Bauchspeicheldrüsenfehlfunktion sowie Gefäßagenesie. Wenn die Anomalien des CF-Gens jedoch nicht so schwerwiegend sind, ist die Krankheit weniger schwerwiegend. In diesen Fällen kann der Patient eine adäquate Bauchspeicheldrüsenfunktion haben, aber einen beeinträchtigten Atemstatus und keine Gefäße. Kurz gesagt, das phänotypische Spektrum der Mukoviszidose hängt von den genauen Anomalien in den beiden CF-Allelen ab, und diese bestimmen den Schweregrad der Erkrankung.

Die Genetik der CBAVD

Die gleichen Konzepte sind nützlich, um das angeborene Fehlen des Vas deferens zu verstehen.7 Männer mit CBAVD haben eine normale Lungen- und Bauchspeicheldrüsenfunktion; ihre einzige klinische Ähnlichkeit mit der Mukoviszidose ist die Vasalagenesie. Sie werden möglicherweise zum ersten Mal erkannt, wenn sie sich als männlicher Partner in einer unfruchtbaren Ehe vorstellen. Obwohl bei ihnen die meisten Symptome der Mukoviszidose fehlen, weisen 65 % bis 80 % der Männer mit CBAVD mindestens eine nachweisbare Mutation oder Anomalie in ihren CF-Allelen auf.8-10 Dies ist deutlich höher als die bekannte Trägerfrequenz in der Allgemeinbevölkerung und zeigt, dass viele Fälle von CBAVD milde phänotypische Ausprägungen einer CFTR-Dysfunktion sind.

Der CFTR-Pool ist jedoch bei Männern mit CBAVD nicht so erschöpft oder dysfunktional wie bei Männern mit CF-bedingten Lungen- oder Bauchspeicheldrüsenerkrankungen, die zusätzlich zu einer vasalen Agenesie auftreten. Es scheint, dass CBAVD und Mukoviszidose an zwei entgegengesetzten Enden des phänotypischen Spektrums liegen, das durch CFTR-Aberrationen bestimmt wird. Eine der häufigsten CF-Genanomalien, die bei Männern mit CBAVD gefunden wird, ist die 5-Thymidin-Variante des Polythymidin-Trakts in der Spleiß-Akzeptorstelle von Intron 8, die dem Exon 9 vorausgeht (IVS8-5T).11,12 Diese Variante kommt bei etwa 5 % der Allgemeinbevölkerung vor und schränkt den Pool an reifer mRNA ein, der die Botschaft von Exon 9 enthält.

Ein großer Teil des transkribierten Exons 9 wird während der Verarbeitung der naszierenden mRNA herausgespleißt, und die Aminosäurederivate von Exon 9 sind daher nicht im endgültigen CFTR-Protein enthalten, was zu einer erheblichen Störung seiner Funktionsfähigkeit führt. Wenn ein 5T-Allel mit einer Mutation im entgegengesetzten CF-Gen gekoppelt ist, ist der Gesamtpool an normalem CFTR so stark reduziert, dass die Morphogenese der Gefäße beeinträchtigt werden kann. In einer Serie von Männern mit CBAVD wurde beispielsweise bei 24 von 64 Männern (38 %) ein 5T-Allel gefunden, das mit einer anerkannten Mutation auf dem entgegengesetzten Allel verbunden war (13 von 64 Männern, 20 %).13 In der gleichen Serie wurden 72 Mutationen entdeckt, wenn sowohl eine direkte Sequenzierung als auch eine 5T-Analyse durchgeführt wurde. Diese Häufigkeit ist deutlich höher als bei einem Routine-Panel, das nach den 31 häufigsten Mutationen in der CF-Population sucht.

Das Spektrum der Mutationen bei Männern mit CBAVD unterscheidet sich etwas von dem der CF-Population. Das Genetiklabor sollte sich der klinischen Diagnose bewusst sein, damit die Tests gezielter und präziser durchgeführt werden können.

Genetische Tests und Beratung

Es ist wahrscheinlich, dass ein Paar, das über Unfruchtbarkeit aufgrund von Mukoviszidose oder CBAVD klagt, dennoch eine Schwangerschaft anstrebt. Wenn die Frau Trägerin einer Mutation ist, können die Nachkommen zwei Mutationen erben und je nach den genauen Anomalien entweder von Mukoviszidose oder CBAVD betroffen sein (Abbildung 1). Aus diesem und anderen Gründen sollte bei einem Mann mit Mukoviszidose oder CBAVD eine CF-Mutationsanalyse durchgeführt werden.3 Je nach Ergebnis kann ein genetisches Präimplantationsscreening bei allen Embryonen durchgeführt werden, die im Rahmen der assistierten Reproduktion erzeugt werden, um den Transfer von Embryonen zu verhindern, die Mutationen in beiden Allelen aufweisen.

Eine enge Zusammenarbeit mit unseren Kollegen der medizinischen Genetik ist wichtig, um die Risiken abzuschätzen und Paare in dieser Situation zu beraten. Auch wenn es nicht praktikabel ist, Ihre Patientin und ihren Partner auf jede bisher beschriebene Mutation und jeden Polymorphismus testen zu lassen, kann die a priori-Risikoabschätzung für das Paar auf eine Größenordnung von 1 zu 400 reduziert werden, indem man nach einer Auswahl der am häufigsten vorkommenden Anomalien im CF-Gen sucht. Das Kind wird zwar immer noch Träger sein, aber das ist an sich nicht schädlich. Immerhin ist einer von 20 Menschen nordeuropäischer Abstammung ein Träger. Die Sorge um eine Vergrößerung des Trägerpools ist unberechtigt, da die Auswirkungen auf die weltweite Trägerpopulation kaum messbar sind, wenn sich diese Paare für Kinder entscheiden.

Die Diagnose Mukoviszidose oder CBAVD bedeutet auch, dass andere in der Familie des Mannes, vor allem seine Geschwister, ebenfalls CF-Mutationen haben können. Wenn wir davon ausgehen, dass ein Mann mit Mukoviszidose oder CBAVD zwei identifizierbare Mukoviszidose-Genanomalien hat, können wir vorhersagen, dass 25 % seiner Geschwister keine Mutationen von ihren Eltern erben werden, 25 % werden die beiden CF-Allel-Anomalien erben, und 50 % werden eine Mutation von Vater oder Mutter erben. Damit besteht für diese Brüder und Schwestern das Risiko, entweder selbst eine gewisse Ausprägung der Krankheit zu haben oder möglicherweise ein Kind mit Mukoviszidose oder CBAVD zu bekommen, wenn ihr Ehepartner ein asymptomatischer Träger ist. Ein Familienscreening kann diese Risikopersonen identifizieren.

Ein kleiner Prozentsatz der Männer mit CBAVD hat eine einseitige Nierenagenesie und keine erkennbaren CF-Mutationen. Diese Männer haben wahrscheinlich eine völlig andere genetische Ursache, die nichts mit den CF-Genen zu tun hat. Sie könnte zu einer ein- oder beidseitigen Nierenagenesie bei den gezeugten Nachkommen führen. Das Paar sollte über diese Möglichkeit informiert werden, auch wenn die genaue Wahrscheinlichkeit des Auftretens derzeit nicht bekannt ist.

Welche therapeutischen Möglichkeiten gibt es?

In der normalen männlichen Anatomie werden die Samenzellen aus den Sertoli-Zellen freigesetzt und beginnen ihre Reise im Lumen der Hodenkanälchen. Diese ersten Gänge vereinigen sich im Mediastinum des Hodens und bilden den Rete testis. Von hier aus gehen sechs bis acht ableitende Kanäle aus, die außerhalb des Hodens verlaufen und sich im ersten Teil des Nebenhodens, dem Caput, vereinigen. Die ableitenden Gänge verschmelzen schließlich zu einem einzigen Tubulus, der stark gewunden ist und nacheinander den Corpus und die Cauda epididymis bildet.

Männer, denen die Samenleiter fehlen, haben dennoch das Caput epididymis, da sich diese Struktur von einem anderen embryologischen Vorläufer ableitet als Corpus, Cauda, Vas und Samenblase. In etwa 50 % der Fälle von CBAVD können Reste entweder des Corpus oder der Cauda vorhanden sein, die sich aus dem eigentlichen Nebenhoden-Tubus fortsetzen, wenn dieser aus dem Caput austritt.

Bei Männern mit diesen Erkrankungen zeigt die Samenanalyse ein geringes Volumen (<1 ml), und die Samenflüssigkeit ist sauer (pH <7,0) und azoospermisch. Die Samenblasen sind aplastisch oder atrophisch, und wenn ein Restgewebe vorhanden ist, ist es in der Regel dysfunktional.14

Silber und Kollegen leisteten Pionierarbeit bei der mikrochirurgischen Spermienaspiration bei Männern mit CBAVD in Kombination mit In-vitro-Fertilisation. Meine Gruppe dehnte diese Strategie auf Männer mit klinischer Mukoviszidose aus.15 Allerdings war die allgemeine Erfolgsrate damals gering, da die Spermien nur begrenzt in der Lage waren, eine entnommene Eizelle während der Standard-IVF zu befruchten. In den von der Sperm Microaspiration Retrieval Techniques Study Group veröffentlichten Daten lag die Befruchtungsrate bei nur 7 % und die letztendliche Schwangerschaftsrate bei 5 %.16

Die Lösung, die wiederum auf Silber zurückgeht, war die Anwendung der neuen Technik der intrazytoplasmatischen Spermieninjektion (ICSI), bei der ein einzelnes Spermium mechanisch in die entnommene Eizelle eingebracht wird.17 Die ICSI konnte die Unfähigkeit der Spermien überwinden, die äußeren Membranen der Eizelle zu durchdringen und das genetische Paket in das Innere der Eizelle zu transportieren, so dass die Erfolgsquoten drastisch anstiegen. Die hohe Befruchtungsrate bewies, dass der Kern des Spermiums, das chirurgisch von Patienten mit Mukoviszidose oder CBAVD entnommen wurde, durchaus in der Lage war, seine Aufgabe im Befruchtungsprozess zu erfüllen, wenn er nur in das Ooplasma eindringen konnte.

ICSI ist in solchen Fällen ein so wirksames Instrument, dass wir begonnen haben, kryokonservierte epididymale Spermien zu verwenden, deren Wirksamkeit der von frisch entnommenen Spermien gleichkommt.18 Dies ermöglicht eine größere Flexibilität, da die Spermienentnahme nicht zum Zeitpunkt der Eizellentnahme erfolgen muss.19 Außerdem kann mit einem einzigen chirurgischen Eingriff eine Menge von Spermien für die Kryokonservierung in mehreren Fläschchen bereitgestellt werden, die bei Bedarf als Spermienquelle für mehrere ICSI-Zyklen dienen. Die Schwangerschaftsraten nähern sich inzwischen denen, die routinemäßig bei der ICSI beobachtet werden – etwa 35 % bis 45 % pro Zyklus, je nach Fruchtbarkeit des weiblichen Partners.

Die mikrochirurgische epididymale Spermienaspiration (MESA) wird unter lokaler Anästhesie und einer geringen Dosis IV-Sedierung durchgeführt. Es wird ein kleiner Einschnitt in die Tunica des Nebenhodens vorgenommen und ein einzelner Nebenhoden-Tubulus isoliert. Durch ein winziges Loch in der vorderen Oberfläche wird die austretende Flüssigkeit vorsichtig in ein spermienfreundliches Medium aspiriert. Die Probe wird analysiert, schonend aufbereitet und dann in 6 bis 10 Kryo-Fläschchen aufgeteilt (Abbildung 2). Die Morbidität bei diesem offenen Verfahren ist minimal.

In Zukunft könnten wir einfach Hodengewebe entnehmen, das als Spermareservoir dient, d.h. wenn sich eingefrorenes und aufgetautes Hodensperma als erfolgreich und langfristig unbedenklich erweist. Im Moment ziehen es die meisten Embryologen jedoch vor, mit spermienhaltiger Flüssigkeit statt mit spermienhaltigem Gewebe zu arbeiten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Männer mit Mukoviszidose oder CBAVD auf natürlichem Wege keine Kinder zeugen können, wohl aber mit einer Kombination aus Spermienentnahme und ICSI. Wir kennen die genetischen Grundlagen der Erkrankungen und müssen sicherstellen, dass vor jedem Eingriff angemessene Tests und Beratungen durchgeführt werden, damit die werdenden Eltern über die genetischen Risiken für die gezeugten Kinder informiert sind.

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Dr. Oates ist außerordentlicher Professor für Urologie, Boston University School of Medicine, Boston Medical Center, Boston, Mass.

Robert Oates. Umgang mit Unfruchtbarkeit aufgrund des Fehlens des Samenleiters. Contemporary Ob/Gyn 2000;10:77-85.