Die Urologie
Autoren
H.-C. Schuppe, F.-M. Köhn, A. Pilatz, T. Diemer, M. Bergmann und W. Weidner

Andrologische Diagnostik bei Fertilitätsstörungen

Die Betreuung des ungewollt kinderlosen Paares erfordert eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit und korrekte Diagnosestellung bei Mann und Frau. In ca. der Hälfte der Fälle finden sich Fertilitätsstörungen auf Seiten des Mannes, für die verschiedenste anlagebedingte sowie erworbene Faktoren ursächlich sein können. Nach ihrer Lokalisation lassen sich Störungen der Hoden, der ableitenden Samenwege und der akzessorischen Drüsen, der Samendeposition, Störungen des übergeordneten Hypothalamus-Hypophysen-Systems sowie Androgenrezeptor- und Enzymdefekte unterscheiden. Für die Einschätzung der männlichen Fertilität ist die Untersuchung des Ejakulates von zentraler Bedeutung, die andrologische Diagnostik darf sich jedoch keinesfalls hierauf beschränken. Ausführliche Anamnese, körperliche Untersuchung und skrotale Sonographie sind unverzichtbare Bestandteile des Basisprogramms, Hormonanalysen und weitere Zusatzuntersuchungen, wie z. B. eine humangenetische Diagnostik, werden bei Bedarf ergänzt. Als invasive Untersuchungsmethode ist die Hodenbiopsie bis heute nicht durch andere Verfahren zu ersetzen, insbesondere bei der Differenzialdiagnostik der Azoospermie.

Anamnese

Merke
Unerfüllter Kinderwunsch ist ein Problem des Paares. Dementsprechend sollte bei der Erstkonsultation genügend Zeit für ein ausführliches Gespräch mit beiden Partnern gegeben sein.
Neben dem Alter des Patienten und seiner Partnerin sowie der Dauer der Partnerschaft sind Angaben zur Dauer des Kinderwunsches, zu gynäkologischen Befunden der Partnerin, vorausgegangenen reproduktionsmedizinischen Behandlungsmaßnahmen und eventuell bereits vorhandenen Kindern oder Schwangerschaften und deren Verlauf in derselben oder auch früheren Partnerschaften von Bedeutung (Schuppe et al. 2013).
Für die Beurteilung potenziell fertilitätsschädigender Faktoren auf Seiten des Mannes ist mit Blick auf die Entwicklung der Hoden und der Spermatogenese der Einwirkungszeitpunkt von großer Bedeutung (intrauterin – postnatal – peripuberal – adult). Jahre bis Jahrzehnte zurückliegende Erkrankungen bzw. richtungweisende Beschwerden lassen sich allerdings zum Zeitpunkt der Untersuchung oft nicht mehr eruieren. Besonders zu beachten sind prä- oder perinatale Komplikationen, ein früherer Hodenhochstand (uni- oder bilateral? Spontandeszensus? Zeitpunkt und Art der Therapie?) sowie Erkrankungen, Verletzungen und Operationen im Bereich des Beckens bzw. der Genitalorgane (z. B. Hernie/Herniotomie, Vasektomie, retroperitoneale Eingriffe). Gezielt sollte nach lokalen Infektionen und Entzündungsreaktionen des Genitaltrakts gefragt werden, vor allem sexuell übertragbaren Infektionen. Ebenso relevant sind systemische Infektionen und ihre möglichen Komplikationen wie z. B. eine Mumps-assoziierte Orchitis.
Wichtig
Im Zusammenhang mit hochfieberhaften Infekten ist eine vorübergehende Suppression der Spermatogenese zu berücksichtigen. Die Anamnese sollte entsprechende Ereignisse in den letzten 6 Monaten vor der Ejakulatuntersuchung erfassen.
Darüber hinaus bergen schwer verlaufende Allgemeinerkrankungen das Risiko einer Fertilitätsminderung, ebenso können zahlreiche Medikamente zu einer Beeinträchtigung der Spermatogenese führen (Krause 2008; Schuppe et al. 2013). Neben ärztlich verordneten Pharmaka dürfen auch andere exogene Noxen wie Lifestyle-Faktoren und berufs- bzw. umweltbezogene Expositionen nicht übersehen werden.
Die andrologische Untersuchung ermöglicht es dem Mann, Sexualstörungen wie Libido-, Erektions-, Ejakulations- und Orgasmusstörungen anzusprechen, die nicht zuletzt situativ im Rahmen behandlungsbezogener psychischer Belastungen auftreten. Ebenso kann sich hinter dem Vorstellungsgrund „Kinderwunsch“ und der Frage nach Maßnahmen der assistierten Reproduktion eine Störung der Interaktion zwischen den Partnern verbergen.

Klinische Untersuchung

Bei der allgemeinen körperlichen Untersuchung werden Körperproportionen (eunuchoider Hochwuchs?), Fettverteilung, Entwicklung der Muskulatur, Kopf- und Bartbehaarung sowie die Verteilung und Intensität der Körper-, Scham- und Achselbehaarung beurteilt. Größe, Gewicht, Bauch- und Hüftumfang sollten gemessen werden. Zum Status gehört auch die Untersuchung der Brust (Kap. Endokrine Krankheitsbilder).
Der Genitalstatus beinhaltet neben der Untersuchung des Penis (Phimose? Epi- oder Hypospadie? Schwellkörperveränderungen?) vor allem die Palpation des Skrotalinhalts. Erfasst werden Lage und Konsistenz der Hoden. Die Bestimmung der Volumina erfolgt mittels Orchidometer (nach Prader) oder sonographisch (normales Hodenvolumen 12–30 ml).
Wichtig
Das Gesamthodenvolumen korreliert mit der Gesamtzahl der Spermien im Ejakulat, soweit keine Störungen im Bereich der Nebenhoden oder ableitenden Samenwege vorliegen.
Die Oberfläche der Hoden ist glatt, die normale Konsistenz wird als prall-elastisch angegeben. Bei Verhärtungen bzw. inhomogener Konsistenz der Hoden ist eine Sonographie zum Ausschluss eines Tumors zwingend. Ebenso müssen in die Befundung Nebenhoden (Indurationen, Zysten, Spermatozelen?), Samenleiter (kongenitale, uni- oder bilaterale Aplasie des Vas deferens?), Plexus pampiniformis (Varikozele?) einbezogen und auf weitere, zumeist mit einer Schwellung einhergehende Veränderungen im Skrotum (Spermatozele, Hydrozele, Skrotalhernie?) geachtet werden. Die digitale rektale Untersuchung gibt Auskunft über mögliche pathologische Veränderungen der Prostata; die Bläschendrüsen sind palpatorisch nicht zu erfassen.

Bildgebende Verfahren

Die körperliche Untersuchung sollte grundsätzlich durch eine Sonographie des Skrotalinhalts ergänzt werden (Jungwirth et al. 2012). Neben der Hodenvolumenbestimmung und der Verifizierung der oben aufgeführten klinisch-pathologischen Befunde lassen sich insbesondere nicht palpable, Neoplasie-verdächtige Strukturveränderungen im Hoden identifizieren (Abb. 1a, Kap. Sonographie der Prostata und des äußeren Genitales, Kap. Hodentumor: diagnostisches Vorgehen).
Merke
Bei 0,5–1 % der Patienten, die sich primär wegen Fertilitätsstörungen vorstellen, findet sich ein Hodentumor (Walsh et al. 2009). Bis zu 5 % der infertilen Männer weisen in der Skrotalsonographie sog. testikuläre Mikrokalzifikationen auf, die mit einer testikulären intraepithelialen Neoplasie (TIN) assoziiert sein können (van Casteren et al. 2009, Abb. 1b, Abschn. 6).
Die transrektale Sonographie ist vor allem bei Patienten mit Azoospermie und Verdacht auf einen Samenwegsverschluss indiziert. Zentral finden sich als Ursache z. B. Zysten in der Prostata (Utrikuluszysten), aber auch pathologische Veränderungen im Bereich der Ductuli ejaculatorii oder der Bläschendrüsen (Agenesie? Dilatation?) sind relevant. Eine chronische Prostatitis lässt sich dagegen nicht sonographisch charakterisieren.
Varikozelen werden sonographisch anhand der Aufweitung des Plexus pampiniformis unter Valsalva-Bedingungen verifiziert, wobei ein Venendurchmesser von mehr als 2,5 mm als charakteristisch gilt (Pilatz et al. 2011). Die Strömungsverhältnisse, d. h. der pathologische Reflux mit Messung des Peak-Flows, lassen sich mittels Doppler- oder farbkodierter Duplex-Sonographie erfassen (Abb. 1c). Letztere dient auch zur Darstellung der intratestikulären Perfusion (Abb. 1d).
Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) spielen in der andrologischen Routinediagnostik von Erkrankungen der Genitalorgane eine untergeordnete Rolle. Sie kommen vor allem bei der Abgrenzung zwischen Kryptorchismus und Anorchie zur Anwendung.

Ejakulatdiagnostik

Das Ejakulat stellt einen komplexen Spiegel verschiedener Funktionen des männlichen Reproduktionssystems und ihrer Störungen dar. Der Ejakulatuntersuchung kommt somit eine zentrale Bedeutung bei der Diagnostik männlicher Fertilitätsstörungen zu (Schuppe et al. 2013).
Für die Erhebung verwertbarer Befunde ist eine Standardisierung und Qualitätssicherung der Ejakulatanalysen sowie die korrekte Beschreibung der Ergebnisse unerlässlich. Grundlage hierfür sind die im WHO-Laborhandbuch zur Untersuchung des menschlichen Ejakulates (World Health Organization, WHO 2010) ausführlich dargestellten Empfehlungen sowie die Richtlinien der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiLiBÄK, Bundesärztekammer 2011 und 2014) mit ihrem speziellen Teil B4. Letztere schreiben für die 3 wesentlichen Variablen des Basis-Spermiogramms Spermienkonzentration, -motilität und -morphologie neben der kontinuierlichen internen Qualitätskontrolle 2-mal jährlich die Teilnahme an Ringversuchen vor (z. B. Qualitätskontrolle der Deutschen Gesellschaft für Andrologie, QuaDeGA; http://www.dgandrologie.de; Mallidis et al. 2012).
Cave
Mit Blick auf die erheblichen intraindividuellen Schwankungen der Ejakulatqualität sollen nach den Empfehlungen der WHO mindestens 2, besser 3 Ejakulate untersucht werden.
Unter Berücksichtigung der Kinetik der Spermatogenese und möglicher Störungen der Hodenfunktion hat sich ein Intervall von 4–12 Wochen bewährt. Zur Vergleichbarkeit der Ergebnisse sollte der Patient eine Karenzzeit von mindestens 2 bis maximal 7 Tagen einhalten. Für die Probengewinnung werden in der Praxis zumeist Einweggefäße verwendet, die auf mögliche toxische Effekte auf Spermien zu prüfen sind. Die Ejakulatgewinnung durch Masturbation sollte diskret in geeigneten Räumlichkeiten am Untersuchungsort erfolgen können, bei häuslicher Gewinnung ist das Ejakulat innerhalb einer Stunde in einem geeigneten Transportgefäß körperwarm zu überbringen. Ist die Ejakulatgewinnung durch Masturbation nicht möglich, stehen nicht spermizide Spezialkondome zur Verfügung. Bereits die Gewinnungsbedingungen können einen erheblichen Einfluss auf die Qualität des Spermas haben (WHO 2010).

Basis-Spermiogramm

Die korrekte Erstellung eines Basis-Spermiogramm s (Tab. 1) schließt die genaue Beobachtung der Beschaffenheit des Ejakulats, z. B. einer unvollständigen oder fehlenden Verflüssigung (Viskosipathie), ein. Das normale Ejakulat ist grau-gelblich und homogen trüb. Blutbeimengungen (Hämatospermie) erzeugen einen bräunlichen Farbton, Proben mit geringen Spermienkonzentrationen erscheinen wässrig-durchsichtig. Bei erniedrigtem Ejakulatvolumen (<2 ml) sollten zunächst Fehler bei der Gewinnung und der Karenzzeit ausgeschlossen werden, darüber hinaus sind Samentransportstörungen zu berücksichtigen. Bei den letztgenannten Störungen kann auch ein erniedrigter pH-Wert bei vorherrschender Gewinnung von Prostatasekret vorliegen.
Tab. 1
Wesentliche Ejakulatparameter (WHO 2010, aus Schuppe et al. 2013)
Ejakulatparameter
Kosensus-basierte Normwerte
Untere Grenzwerte fertiler Männer1 5. Perzentile (95 %-Konfidenzintervall)
Verflüssigungszeit (min)
<60
 
Volumen (ml)
 
1,5 (1,4–1,7)
pH-Wert
≥7,2
 
Spermien-Konzentration (×106/ml)
 
15 (12–16)
Spermien-Gesamtzahl (×106)
 
39 (33–46)
Gesamt-Motilität (PR + NP; %)2
 
40 (38–42)
Progressive Motilität (PR; %)2
 
32 (31–34)
Spermien-Morphologie (Normalformen; %)3
 
4 (3–4)
Leukozyten (×106/ml)
<1,0
 
Vitalität (lebende Spermien; %)4
 
58 (55–63)
Membrangebundene Spermien-Antikörper (z. B. MAR-Test: motile Spermien mit anhaftenden Partikeln; %)4
<50
 
α-Glukosidase (mU/Ejakulat)4
≥20
 
Fruktose (μmol/Ejakulat)4
≥13
 
Zink (μmol/Ejakulat)4
≥2,4
 
1Evidenzbasierte Daten aus einer Referenzpopulation fertiler Männer (sog. time-to-pregnancy in der Partnerschaft <12 Monate; WHO 2010; Cooper et al. 2010),
2bisherige Differenzierung (WHO 1999) in Kategorie a = schnelle/lineare progressive Beweglichkeit bzw. Kategorie b = langsame/träge progressive Beweglichkeit, jetzt zusammengefasst als PR = progressive Motilität; bisherige Kategorie c, jetzt NP nicht progressive Beweglichkeit; bisherige Kategorie d, jetzt IM = Immotilität,
3Definition normal geformter Spermien nach sog. strikten Kriterien,
4fakultative Tests. MAR mixed antiglobulin reaction
Die orientierende Untersuchung eines Nativpräparates des Ejakulats erlaubt neben der Beurteilung der Spermienmotilität eine Abschätzung der Spermienkonzentration und kann bereits Hinweise auf morphologische Störungen der Spermien, das Vorhandensein anderer zellulärer Elemente sowie unspezifische Agglomerationen (Verklumpung immotiler Spermien; Anhaften an Debris etc.) oder Agglutinationen (Aneinanderhaften motiler Spermien) geben. Letztere weisen auf die Anwesenheit membrangebundener Autoantikörper gegen Spermien hin (Bestätigung mittels Immunobead- bzw. MAR[mixed antiglobulin reaction]-Test; Tab. 1; Abb. 2f). Die exakte Bestimmung der Spermienkonzentration erfolgt mittels Hämozytometer (WHO 2010).
Angesichts erheblicher Untersucher-abhängiger Abweichungen bei der Beurteilung der Spermienmotilität werden in der Neufassung der WHO-Empfehlungen schnelle/lineare progressive Beweglichkeit (frühere Kategorie a) und langsame/träge progressive Beweglichkeit (frühere Kategorie b) nicht mehr differenziert, sondern als progressive Motilität (PR) zusammengefasst (WHO 2010; Tab. 1). Für exakte Messungen der Spermiengeschwindigkeit sowie detaillierte Analysen von Bewegungsparametern stehen computerassistierte Systeme (CASA) zur Verfügung, wobei die Ergebnisse durch Probenqualität und Einstellung des Systems erheblich beeinflusst werden (Björndahl et al. 2010). Bei einer Progressivmotilität <40 % sind die Bedingungen der Ejakulatgewinnung, die Konsistenz des Ejakulats, die Spermienvitalität und die Morphologie der Spermienschwänze kritisch zu prüfen.
Praxistipp
Bei fehlendem Nachweis von Spermien in Nativpräparaten des Ejakulats kann eine Azoospermie vorliegen. Zur Bestätigung müssen 1 ml des verflüssigten, gut durchmischten Ejakulats bei 3000 x g für 15 min zentrifugiert und 2 unabhängige Präparate des Sedimentes vollständig durchgemustert werden.
Die Ausstrichpräparate eines unauffälligen Ejakulates bieten bei der Beurteilung der Spermienmorphologie grundsätzlich ein „buntes“ Bild, d. h. neben normal geformten Spermien finden sich sehr unterschiedliche Abweichungen von der Normalform (Abb. 2, Haidl und Schuppe 2006). Ausprägung und Häufigkeit bestimmter Formstörungen der Spermien sowie der Nachweis anderer zellulärer Elemente, wie z. B. unreifer Keimzellen spiegeln Schäden der Spermato- und Spermiogenese im Hoden, aber auch Störungen der Nebenhodenfunktion wider. Der Anteil normal geformter Spermien wird auf der Basis sog. strenger Kriterien („strict criteria“) erfasst, da hierfür eine Korrelation der Ergebnisse mit dem Fertilisierungspotenzial gezeigt werden konnte.

Weiterführende Untersuchungen

Besondere Aufmerksamkeit gilt der Erfassung von Infektionen und Entzündungsreaktionen im männlichen Genitaltrakt (Kap. Urogenitale Infektionen und Infertilität). Über die zum Basisprogramm zählende Bestimmung der Leukozytenkonzentration im Nativejakulat (Tab. 1; Abb. 2d) hinaus werden die flowzytometrische Identifizierung von Leukozyten-Subpopulationen oder Entzündungsindikatoren wie die Granulozytenelastase, proinflammatorische Zytokine (z. B. Interleukin-6, −8, Tumornekrosefaktor α) und die Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies herangezogen (WHO 2010; Haidl und Schuppe 2011). Zur Lokalisation von Infektionen und/oder Entzündungen im männlichen Genitaltrakt, insbesondere zur Diagnostik der (chronischen) Prostatitis, wird eine sog. 2-Gläser-Probe in Kombination mit Ejakulatuntersuchungen eingesetzt (Wagenlehner et al. 2009; Weidner et al. 2013).
Mikrobiologische Untersuchungen des unter möglichst sterilen Bedingungen gewonnenen Ejakulats dienen zur Erfassung behandlungsbedürftiger Infektionen und sind fester Bestandteil der Routinediagnostik. Neben klassischen Kulturverfahren gewinnt der PCR-basierte (polymerase chain reaction, Polymerase-Kettenreaktion) Erregernachweis zunehmend an Bedeutung.
Die flüssigen Bestandteile des Ejakulats stammen zu 95 % aus den akzessorischen Drüsen, deren Funktion mit Hilfe biochemischer Marker im Seminalplasma beurteilt werden kann (Tab. 1). Das Sekret der Bläschendrüsen (50–60 % Volumenanteil am Ejakulat; alkalisch) enthält Fruktose, das Prostatasekret (30–40 % des Ejakulatvolumens; pH im sauren Bereich), unter anderem Zink und saure Phosphatase. Differenzialdiagnostisch von besonderer Bedeutung ist die α-Glukosidase als Nebenhodenmarker (Tüttelmann et al. 2011).
Merke
Die Einschätzung des Fertilisierungspotenzials der Spermien lässt sich durch ergänzende Spermienfunktionstests verbessern. Insbesondere klinisch relevante Störungen in der Spermien-Eizell-Interaktion sind in der Regel nicht mit Hilfe des Basis-Spermiogramms zu erfassen (Schuppe et al. 2013).
Zu den Spezialuntersuchungen, die in der aktuellen Auflage des WHO-Laborhandbuches zumeist noch dem Forschungsbereich zugeordnet werden, gehören z. B. die Bestimmung von Akrosinaktivität und akrosomaler Reaktion sowie die Charakterisierung der Chromatinkondensation der Spermien (WHO 2010; Steger et al. 2011; Schuppe et al. 2013). Letztere geht mit einem weitgehenden Austausch der somatischen Histone durch Protamine in Spermatiden einher, eine Persistenz der Histone bzw. ein gestörtes Histon/Protamin-Verhältnis ist durch Anfärbung der lysinreichen Histone mit Anilinblau oder mittels PCR nachweisbar und deutet auf Spermienreifungsstörungen hin. Zunehmende Aufmerksamkeit erlangen Assays, die Informationen zur DNA-Integrität liefern. Auch verschiedene Apoptose-Marker zeigen Assoziationen mit der Fertilisierungsfähigkeit von Spermien. Aufwändige Tests, die das Bindungsverhalten von Spermien an die Zona pellucida (Hemizona-Assay) oder die Penetration von Hamsteroozyten (HOP-Test) untersuchen, finden seit Einführung der assistierten Fertilisation (In-vitro-Fertilisation mit intrazytoplasmatischer Spermieninjektion, ICSI) kaum mehr Anwendung. Gleiches gilt für die Untersuchung der Spermien-Zervixmukus-Interaktion in vitro. Die Beobachtung von Zahl, Motilität und Penetrationsverhalten der Spermien im periovulatorischen Zervixmukus in vivo (Postkoitaltest) stellt dagegen nach wie vor eine in der andrologisch-gynäkologischen Kooperation einfach durchzuführende und hilfreiche Diagnostik dar. Wichtige prognostische Hinweise liefert auch eine diagnostische Spermienaufbereitung, z. B. mittels Swim-up oder Glaswollfiltration.

Diagnostischer und prognostischer Stellenwert des Spermiogramms

Die in den aktuellen WHO-Empfehlungen weiterhin aufgeführten Begriffe wie z. B. Oligozoospermie, Asthenozoospermie oder Oligoasthenoteratozoospermie (OAT) haben lediglich deskriptiven Charakter als Laborbefunde, wenngleich sie irrtümlicherweise als „Diagnosen“ verwendet werden. Ziel muss die ätiopathogenetische Zuordnung von Ejakulatbefunden im Zusammenhang mit den übrigen Ergebnissen der andrologischen Diagnostik sein. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass männlichen Fertilitätsstörungen häufig eine multifaktorielle Genese zugrunde liegt.
In der Beratung des individuellen Paares mit unerfülltem Kinderwunsch werden die Ergebnisse der Ejakulatuntersuchung zur Abschätzung der Konzeptionswahrscheinlichkeit herangezogen (Snick et al. 1997). Der Nachweis intakter motiler Spermien mit normaler Morphologie im Ejakulat schließt eine absolute Zeugungsunfähigkeit aus. Das Fertilisierungspotenzial sinkt allerdings dramatisch bei weniger als 106 motilen, normomorphen Spermien pro Ejakulat und ist nahezu aufgehoben, wenn dieser Wert 30.000 unterschreitet (Rowe et al. 2000). Andererseits bereitet die Interpretation der Untersuchungsergebnisse häufig Schwierigkeiten, weil auch Männer mit „normaler“ Ejakulatqualität nicht in der Lage sein können, eine Konzeption zu erreichen.
In verschiedenen Kohortenstudien wurden für die Parameter des Basis-Spermiogramms Cut-off-Werte zur Unterscheidung zwischen fertilen und sub- bzw. infertilen Männern beschrieben, die niedriger als die früher verwendeten, Konsensus-basierten WHO-Referenzwerte liegen (Tab. 1; z. B. Guzick et al. 2001). Für eine Revision der WHO-Referenzwerte wurden deshalb Daten von über 4.500 Männern aus 14 Ländern (4 Kontinenten) analysiert (Cooper et al. 2010; WHO 2010). Als Referenz-Population dienten über 1.800 Väter, bei deren Partnerinnen weniger als 12 Monate bis zum Eintritt der Schwangerschaft vergangen waren. Für die Berechnung der unteren Referenzgrenzen der in Tab. 1 aufgeführten Parameter wurde die 5. Perzentile zugrunde gelegt. Obere Referenzgrenzen erscheinen bei der Beurteilung der Ejakulatqualität nicht relevant.
Wichtig
Obwohl eine Assoziation der Variablen des Basis-Spermiogramms mit der Konzeptionswahrscheinlichkeit besteht, ist eine definitive Vorhersage über den Eintritt einer Schwangerschaft nicht möglich.
Die Spermiogrammbefunde erlauben keine dichotome Unterscheidung zwischen fertil und infertil, sondern sind im Sinne eines Kontinuums zu interpretieren (van der Steeg et al. 2011). Dennoch liefert die Ejakulatanalyse essentielle Informationen über den klinischen Status eines Mannes (WHO 2010).

Hormondiagnostik

Eine Bestimmung basaler Hormonspiegel im Serum ist bei Fertilitätspatienten nur bei reduzierter Ejakulatqualität erforderlich. Die Ergebnisse erlauben indirekt Rückschlüsse auf die hormonelle Steuerung der Hodenfunktion und der Spermatogenese-Qualität. Die wichtigsten Hormonparameter sind das follikelstimulierende Hormon (FSH), gefolgt von Testosteron und dem luteinisierenden Hormon (LH). Die FSH-Serumkonzentrationen zeigen einerseits in weiten Grenzen eine positive Korrelation mit dem Schädigungsgrad der Spermatogenese, andererseits eine negative Korrelation mit Hodenvolumen und Spermiengesamtzahl im Ejakulat (von Eckardstein et al. 1999). Umgekehrte Verhältnisse gelten für Inhibin B als Sekretionsprodukt der Sertoli-Zellen. Bei Androgenmangel-Symptomen bzw. Zeichen eines Hypogonadismus sind ein erweiterter Hormonstatus mit Prolaktin, Östradiol und Sexualhormon-bindendem Globulin (SHBG; für die Berechnung des freien Testosterons aus Gesamttestosteron und SHBG) sowie ggf. hormonelle Stimulationstests erforderlich.

Hodenbiopsie

Als invasive Untersuchungsmethode liefert die Hodenbiopsie detaillierte Informationen über den Zustand des Hodengewebes, die bis heute nicht durch andere Elemente der andrologischen Diagnostik einschließlich moderner bildgebender Verfahren zu erhalten sind (Köhn et al. 2005). Das Spektrum der Indikationen hat sich allerdings mit Einführung der assistierten Fertilisation mittels ICSI erheblich gewandelt.
Indikationen zur Hodenbiopsie
  • Obstruktive Azoospermie, operativ nicht therapierbar
  • Kryptozoospermie mit nicht ausreichender Zahl vitaler Spermien für eine ICSI
  • Nicht therapierbare Nekrozoospermie
  • Therapierefraktäre Ejakulations- oder Orgasmusstörungen
  • Diagnostische Abklärung verdächtiger Läsionen im Hoden
  • Kontralateraler Hodentumor und Kryptorchismus im Erwachsenenalter (Ausschluss eines Carcinoma in situ, CIS; synonym testikuläre intraepitheliale Neoplasie, TIN)
  • Unklare Abnahme der Ejakulatqualität (z. B. testikuläre Entzündungsreaktion)
Hodenbiopsien werden heute vor allem bei Azoospermie mit dem Ziel einer testikulären Spermienextraktion (TESE) durchgeführt. Insbesondere bei schweren Testesschäden hat sich eine mikroskopisch gestützte Dissektion bewährt, bei der unter dem Operationsmikroskop Areale mit erweiterten Tubuli aufgesucht und gezielt entnommen werden (sog. Mikro-TESE; Marconi et al. 2012; Kap. Nichtobstruktive Azoospermie). Sowohl im Hinblick auf die Histopathologie als auch auf die Ergebnisse der Spermienisolierung sind offene Biopsien der perkutanen Aspiration durch blinde Punktion des Hodens überlegen.
Hodenbiopsien können in Lokal-, Regional- oder Allgemeinanästhesie über eine begrenzte Inzision von Skrotalhaut und äußeren Hodenhüllen (Knopflochbiopsie) oder als explorativer Eingriff mit vollständiger Freilegung von Hoden und Nebenhoden durchgeführt werden. Für die histologische Beurteilung benötigt man eine etwa reiskorngroße Gewebsprobe (3–4 mm, ca. 30 Tubulusanschnitte). Unter Vermeidung von Quetschartefakten muss die Biopsie unmittelbar nach der Entnahme in ein geeignetes Fixiermedium gebracht werden (z. B. Bouin´sche Lösung, nicht übliche Formalinfixierung!) Die gute Strukturerhaltung in Paraffin eingebetteter Proben erlaubt eine präzise Identifizierung aller zellulären Komponenten im Hoden und ermöglicht weiterführende Analysen (siehe unten).
Cave
Die Durchführung einer Hodenbiopsie muss heute grundsätzlich mit der Möglichkeit einer Kryokonservierung von Hodengewebe oder extrahierter Spermien für spätere Maßnahmen der assistierten Fertilisation verbunden sein.
Die histologische Beurteilung von Hodenbiopsien infertiler Männer konzentriert sich auf das tubuläre Kompartiment und die Spermatogenese, auch unter Einsatz semiquantitativer Scores (McLachlan et al. 2007; Bergmann und Kliesch 2009). Jeder Keimtubulus wird nach dem Auftreten von Spermatogonien, Spermatozyten, runden und elongierten Spermatiden sowie Sertoli-Zellen einzeln beurteilt. Neben dem Zustand des Keimepithels werden Entfaltung der Tubuli seminiferi, morphologische Veränderungen der Lamina propria und Charakteristika des Interstitiums beschrieben (Abb. 3 und 4, Tab. 2):
  • Normale Spermatogenese: Die meisten Keimtubuli zeigen eines der 6 Stadien (I–VI, nach Clermont 1963, Abb. 3a).
  • Hypospermatogenese: Hier ist die Zahl der elongierten Spermatiden deutlich vermindert und die zelluläre Zusammensetzung des Keimepithels unvollständig, Zeichen der Desorganisation (Abb. 3b).
  • Spermatogenesearrest: Arreste finden sich auf der Stufe der frühen runden Spermatiden, primären Spermatozyten oder Spermatogonien.
  • Sertoli-cell-only-Syndrom (SCO): Vollständiger Verlust der Keimzellen, die Tubuli enthalten lediglich Sertoli-Zellen (Abb. 3c).
  • Tubulusschatten (Narben): Der Tubulus besteht ausschließlich aus einer durch Kollageneinlagerung verdickten Lamina propria mit Myoepithelzellen (Abb. 4a). Eine Verdickung der Lamina propria kann ebenfalls an Tubuli mit unterschiedlichen Spermatogenesedefekten auftreten.
  • Sog. bunte Atrophie: Ein gegebener histologischer Schnitt zeigt unterschiedliche Spermatogenesedefekte/Tubulusschäden in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander, nicht selten mit diskreten Zeichen einer testikulären Entzündung vergesellschaftet (Kap. Nichtobstruktive Azoospermie).
Tab. 2
Hodenhistologie: Semiquantitative Evaluation der Spermatogenese (Aus Schuppe et al. 2013)
Modifizierter Johnsen-Score1 (de Kretser und Holstein 1976)
Score-Count nach Bergmann2 (Bergmann und Kliesch 2009)
10
Komplette Spermatogenese
10–8
Normale Spermatogenese
9
Zahlreiche späte (= elongierte) Spermatiden, Keimepithel desorganisiert
8
Wenige späte Spermatiden3
7–1
Bunte Atrophie; Hypospermatogenese
0,1–0,9
Vorherrschend schwere Keimepithelschäden (tubuläre Atrophie), nur vereinzelte Ausbildung elongierter Spermatiden
7
Keine späten Spermatiden, zahlreiche frühe Spermatiden
0
(Monomorpher) Arrest der Spermatogenese auf der Stufe der runden Spermatiden, primären Spermatozyten oder Spermatogonien; Sertoli-cell-only-Tubuli; Tubulusschatten (Narben)
6
Keine späten, wenige frühe Spermatiden, Spermatogeneseabbruch auf der Spermatidenstufe, Störung der Spermatidendifferenzierung
5
Keine Spermatiden, zahlreiche Spermatozyten
4
Keine Spermatiden, wenige Spermatozyten, Abbruch der Spermatogenese auf der Stufe primärer Spermatozyten
3
Nur Spermatogonien
2
Keine Keimzellen, nur Sertoli-Zellen
1
Keine Tubulusepithelien, Tubulussklerose
1 Berechnung des Scores: Die Anzahl der Tubuli mit einem bestimmten Schädigungsgrad (Punktwert 10–1) wird mit dem jeweiligen Punktwert multipliziert. Die Summe aller Punkte geteilt durch die Gesamtzahl der bewerteten Tubuli ergibt den mittleren Johnsen-Score;
2 Berechnung des Scores: Die Anzahl der Tubuli mit Spermatogenese bis zu elongierten Spermatiden × 10, geteilt durch die Gesamtzahl der bewerteten Tubuli;
3 ICSI-fähige „testikuläre Spermien“, anatomisch korrekter als reife, elongierte Spermatiden zu bezeichnen
Die deskriptive Evaluation der Hodenhistopathologie, gegebenenfalls erweitert durch die Analyse von Gen- und Proteinexpressionsmustern (PCR, In-situ-Hybridisierung, Immunhistochemie), umfasst morphologische zelluläre und azelluläre Veränderungen, die Hinweise auf die Ursache von Spermatogenesedefekten geben können (Tab. 2). Mehrkernige Spermatiden weisen auf Defekte der Spermatidendifferenzierung (Spermiogenese) hin, Megalospermatozyten dagegen auf Störungen der Meiose. Runde Spermatiden in Tubuli mit einer Hypospermatogenese zeigen häufig eine nicht korrekte Expression von Protamin-mRNA. Diese Daten sind für die Prognose des Erfolges einer ICSI-Behandlung mit testikulären Spermatozoen von Bedeutung (Steger et al. 2011). Immature Sertoli-Zellen sind durch runde oder ovoide Zellkerne, eine persistierende Expression von Anti-Müller-Hormon, geringe Proliferationsaktivität und schwache oder fehlende Androgenrezeptor-Expression charakterisiert. Intratubuläre konzentrische Mikrolithen, Tubulusschatten, eine Verdickung der Lamina propria, sowie eine interstitielle Fibrose stellen das histopathologische Korrelat der sonographisch diagnostizierten Mikrolithiasis dar (Abb. 4). Leydig-Zellen können eine diffuse oder fokale Hyperplasie zeigen. Eine fokale Akkumulationen von Immunzellen im Interstitium als Ausdruck einer (asymptomatischen) testikulären Entzündungsreaktion findet sich bei 20–30 % der Patienten mit nichtobstruktiver Azoospermie. Die peritubulär bzw. peritubulär-perivaskulär lokalisierten Infiltrate beinhalten überwiegend T-Lymphozyten, begleitend findet sich eine Zunahme nicht residenter Makrophagen und Mastzellen (Schuppe und Bergmann 2013).
Von erheblicher klinischer Bedeutung ist die Erkennung atypischer Keimzellen, die zur Diagnose einer TIN führen. Neben der charakteristischen Zytomorphologie erfolgt die Diagnose der TIN durch den immunhistochemischen Nachweis der plazentaren alkalischen Phosphatase (PlAP). Eine TIN ist häufig sowohl mit diffusen oder fokalen interstitiellen und intratubulären lymphozytären Infiltraten als auch intratubulären sphärischen Konkrementen assoziiert (Sonographie, Mikrolithiasis!). Patienten mit einer TIN können eine fokal erhaltene Spermatogenese aufweisen. Eine TIN führt mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem manifesten Keimzelltumor (Rørth et al. 2000).
Cave
Eine Entnahme von Hodengewebe allein zur testikulären Spermienextraktion (TESE) ohne histopathologische Untersuchung ist nicht vertretbar.

Humangenetische Diagnostik

Die Prävalenz von Chromosomenanomalien ist bei infertilen Männer im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung um den Faktor 10–15 erhöht (Tüttelmann et al. 2008; McLachlan und O’Bryan 2010; Kap. Genetische Aspekte von Fertilitätsstörungen und sexueller Dysfunktion). Bei einer Spermienkonzentration von weniger als 5 × 106/ml oder Azoospermie sollte eine humangenetische Diagnostik und Beratung erfolgen. Sie beinhaltet eine Chromosomenanalyse (Karyotypisierung) zur Erfassung numerischer oder struktureller Aberrationen, ggf. auch mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) bzw. Microarray-basierter komparativer genomischer Hybridisierung (Array-CGH). Durch eine weitere molekulargenetische Diagnostik können Y-chromosomale Mikrodeletionen (Azoospermiefaktor, AZF) auf dem langen Arm des Y-Chromosoms identifiziert werden. Bei obstruktiver Azoospermie und Verdacht auf eine Fehlanlage der Samenleiter und/oder der Bläschendrüsen wird eine molekulargenetische Diagnostik des Cystische-Fibrose-Transmembran-Regulator(CFTR)-Gens notwendig.

Zusammenfassung

  • Ziel der Diagnostik bei Fertilitätsstörungen des Mannes: Identifizierung und Lokalisierung möglicher Ursachen, Erfassung des Schweregrades zugrunde liegender Störungen, Informationen zum Befruchtungspotenzial der Spermien, Hinweise auf Therapieoptionen oder fehlende Therapierbarkeit
  • Ausführliche Anamnese, körperliche Untersuchung und Sonographie des Skrotalinhalts neben dem Spermiogramm unverzichtbare Bestandteile der andrologischen Basisdiagnostik
  • Standardisierte Ejakulat-Analyse entsprechend der Richtlinien der WHO einschließlich einer adäquaten Qualitätskontrolle für die Erhebung verwertbarer Laborbefunde unerlässlich
  • Basis-Spermiogramm allein erlaubt keine Diagnosestellung oder definitive Charakterisierung der Fertilität eines Mannes
  • Erfassung von Infektionen und Entzündungsreaktionen im männlichen Genitaltrakt mangels Kompartiment-spezifischer Marker komplex
  • Verbesserte Einschätzung des Fertilisierungspotenzials der Spermien durch ergänzende Spermienfunktionstests
  • Hormonanalysen erlauben insbesondere Differenzierung verschiedener Formen des Hypogonadismus
  • Humangenetische Diagnostik und Beratung bei Spermienkonzentrationen von weniger als 5 x 106/ml oder Azoospermie obligat
  • Durchführung einer Hodenbiopsie grundsätzlich nur mit der Möglichkeit einer Kryokonservierung von Hodengewebe oder extrahierter Spermien für spätere Maßnahmen der assistierten Fertilisation
  • Entnahme von Hodengewebe allein zur testikulären Spermienextraktion (TESE) ohne histopathologische Untersuchung nicht vertretbar
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