Spermaanalyse

Die Spermaanalyse ist ein grundlegender Labortest zur Beurteilung der männlichen Fortpflanzungsfähigkeit. Der Test misst objektiv Parameter der Spermien wie Anzahl, Beweglichkeit und morphologische Struktur. Sie wird als Standarddiagnostik bei der Abklärung der Ursachen von Infertilität eingesetzt.

Die Beurteilung der Spermakonzentration untersucht die Spermienkonzentration im Ejakulat im Detail. Diese Messung ist ein quantitativer Indikator für die Produktionskapazität und liefert wichtige Informationen zur Differenzierung von Pathologien wie hormonellen Störungen, Infektionen oder Verengungen/Verschlüssen der Samenwege.

Die Analyse der Spermienbeweglichkeit beurteilt progressive und nicht-progressive Bewegungsmuster und zeigt so direkt das Befruchtungspotenzial auf. Beweglichkeitsstörungen weisen auf funktionelle Defizite hin, die mit Faktoren wie Varikozele, oxidativem Stress oder der Exposition gegenüber Umwelttoxinen in Zusammenhang stehen.

Die Untersuchung der Spermienmorphologie identifiziert zelluläre Strukturstörungen und berechnet den Anteil normaler Formen. Morphologische Abweichungen liefern entscheidende diagnostische Daten zur Beurteilung der Auswirkungen genetischer Anomalien, testikulärer Schädigungen oder systemischer Erkrankungen auf die Reproduktionsfunktion.

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Was ist eine Spermaanalyse?

Die Spermaanalyse ist ein grundlegender Labortest, der mit dem Ziel durchgeführt wird, die Fortpflanzungsfähigkeit des Mannes zu beurteilen. In der Samenprobe werden Parameter wie Spermienanzahl, Beweglichkeit, Form (Morphologie) und weitere Kennwerte untersucht. Besonders in der Infertilitätsdiagnostik gehört sie zu den Tests der ersten Stufe. Die Ergebnisse liefern wichtige Informationen über die männliche Fertilität und unterstützen bei Bedarf die Planung weiterführender Diagnostik oder Therapie.

Worauf sollte man vor der Abgabe einer Samenprobe achten?

Der erste Schritt zu einem zuverlässigen Ergebnis der Spermaanalyse beginnt bereits vor der Probenabgabe. Spermien sind lebende Zellen, die äußerst empfindlich gegenüber äußeren Bedingungen sind. Insbesondere funktionelle Eigenschaften wie Beweglichkeit und Vitalität werden sehr rasch von Temperaturschwankungen, Zeit und Umwelteinflüssen beeinflusst. Daher müssen bestimmte strenge Regeln beachtet werden, um die Aussagekraft des Tests zu gewährleisten.

Die wichtigsten Punkte in dieser Vorbereitungsphase sind:

• Sexuelle Enthaltsamkeit (keine Ejakulation) für 2 bis 5 Tage.
• Entleeren der Blase unmittelbar vor der Probenabgabe.
• Gründliches Waschen der Hände und des Genitalbereichs mit Seife und sorgfältiges Abspülen.
• Sicherstellen, dass keine Fremdstoffe (Wasser, Seife, Speichel) mit dem Probengefäß in Kontakt kommen.
• Strikter Verzicht auf Gleitmittel (Cremes, Öle usw.).
• Verwendung des speziellen sterilen Probengefäßes, das vom Labor zur Verfügung gestellt wird (nicht toxisch für Spermien).
• Die gesamte Probe, insbesondere der erste Teil des Ejakulats, sollte in den Becher gesammelt werden.

Die Dauer der sexuellen Enthaltsamkeit ist sehr wichtig, damit die Ergebnisse vergleichbar sind. Enthaltsamkeit von weniger als 2 Tagen kann zu niedrigeren Volumen- und Spermienzahlen führen. Eine längere Enthaltsamkeit als 5 Tage kann dazu führen, dass Spermien längere Zeit im Speicherbereich (Nebenhoden) verbleiben, wodurch diese „gelagerten“ Spermien eine künstlich verringerte Beweglichkeit und Vitalität aufweisen können.

Das Verbot von Gleitmitteln ist entscheidend, da nahezu alle derartigen Produkte auf dem Markt spermizid wirken und zu einer Beweglichkeit von null führen können, was den Test vollständig unbrauchbar macht.

Idealerweise sollte die Probe durch Masturbation in einem ruhigen, speziell dafür vorgesehenen und sterilen Raum des Labors gewonnen werden. Wenn dies nicht möglich ist und die Probe von zu Hause gebracht wird, gelten zwei weitere kritische Regeln.

Die Probe muss spätestens 30 bis 60 Minuten nach der Ejakulation im Labor eintreffen.

Während des Transports muss die Probe bei einer Temperatur nahe der Körpertemperatur (zwischen 20°C und 37°C) gehalten werden.

Spermien reagieren äußerst empfindlich auf „Kälteschock“. Wird die Probe kalter Luft ausgesetzt, kann die Schwanzstruktur der Spermien irreversibel geschädigt werden, was bei einem ansonsten gesunden Mann zu einem fälschlich als „unbeweglich“ (Asthenozoospermie) interpretierten Befund führen kann. Am sichersten wird der Becher körpernah, etwa in einer Innentasche oder unter dem Arm, transportiert.

Es ist zu bedenken, dass die Spermaanalyse eine „Momentaufnahme“ darstellt. Stress, Schlafmangel, eine kürzlich durchgemachte Infektion oder sogar ein kleiner Fehler bei der Probensammlung können das Ergebnis beeinflussen. Daher wird bei einem auffälligen Ergebnis in der Regel empfohlen, den Test nach 2–3 Monaten (ein kompletter Zyklus der Spermienproduktion) vor endgültiger Diagnosestellung zu wiederholen.

Wie wird die Samenprobe im Labor zunächst untersucht?

Wenn die Probe im Labor eintrifft, werden wichtige Informationen wie Patientendaten, Dauer der Enthaltsamkeit und Uhrzeit der Abgabe dokumentiert und die Probe sofort in spezielle 37°C-Inkubatoren gestellt. Die erste Beurteilung ist eine makroskopische Untersuchung mit bloßem Auge, bevor ein Mikroskop verwendet wird.

Zunächst wird der Liquefaktionszustand (Verflüssigung) beurteilt. Samenflüssigkeit hat zum Zeitpunkt der Ejakulation aufgrund von Proteinen aus den Samenblasen eine geronnene, gelartige Konsistenz. Dank von der Prostata ausgeschiedener Enzyme (vor allem PSA) verflüssigt sie sich bei 37°C innerhalb von 15 bis 30 Minuten langsam. Diese Verflüssigung ist notwendig, damit sich die Spermien frei bewegen können. Im Labor wird erwartet, dass dieser Prozess innerhalb von 60 Minuten abgeschlossen ist. Bleibt die Verflüssigung aus oder verzögert sich stark, kann dies die Spermienbeweglichkeit behindern.

Als Zweites wird die Viskosität (Zähflüssigkeit) beurteilt. Dies ist ein anderer Parameter als die Verflüssigung. Es wird die „Fließfähigkeit“ der verflüssigten Samenflüssigkeit untersucht. Bei einer normalen Probe tropft die Flüssigkeit tropfenweise aus der Pipette, während bei einer hochviskösen Probe ein Faden von mehr als 2 cm Länge entsteht. Eine erhöhte Viskosität erschwert die Bewegung der Spermien in der Samenflüssigkeit und weist häufig auf eine Prostatainfektion hin.

Anschließend wird das Volumen gemessen. Dies ist entscheidend für die Berechnung der Gesamtzahl der Spermien. Die genaueste Methode ist das Wiegen (1 Gramm Ejakulat entspricht ungefähr 1 mL). Nach den Kriterien der WHO, 6. Ausgabe 2021, liegt die untere Referenzgrenze für das Volumen bei 1,4 mL. Werte darunter (Hypospermie) können ein Hinweis auf unvollständige Probenabgabe, eine zu kurze Enthaltsamkeit, hormonelle Probleme oder eine Verlegung der Ejakulationskanäle sein.

Zum Schluss wird der pH-Wert bestimmt. Samenflüssigkeit sollte leicht alkalisch (basisch) sein. Ein normaler pH-Wert wird als geq 7.2 angesehen. Ist der pH-Wert sehr niedrig (sauer) und tritt dies zusammen mit einem geringen Volumen und Null-Spermienbefund (Azoospermie) auf, wird ein angeborener Verschluss der Ejakulationskanäle oder das Fehlen der Samenblasen (CBAVD) vermutet. Ein hoher pH-Wert (>8.0) ist meist ein Zeichen für eine Infektion.

Warum ist die Spermienbeweglichkeit (Motilität) so wichtig?

Nach Abschluss der makroskopischen Beurteilung wird ein kleiner Tropfen Ejakulat auf einen speziellen, auf 37°C vorgewärmten Objektträger gegeben und unter dem Mikroskop untersucht. Einer der ersten und wichtigsten Parameter ist die Beweglichkeit der Spermien. Um die Eizelle zu erreichen, muss die Spermienzelle einen langen und anspruchsvollen Weg durch die weiblichen Genitalwege zurücklegen. Um diese Strecke zu bewältigen, reicht es nicht, dass die Spermien lediglich „leben“ – sie müssen sich aktiv „vorwärts“ bewegen.

Die WHO-Richtlinie, 6. Ausgabe, teilt die Beweglichkeit in drei Hauptgruppen ein:

• Progressiv beweglich (PR – Progressive Motility): Dies sind die „Spitzenreiter“. Sie bewegen sich aktiv und zielgerichtet (geradlinig oder in weiten Bögen). Dies ist die Hauptgruppe mit Potenzial, die Eizelle zu erreichen.
• Nicht-progressiv beweglich (NP – Non-Progressive Motility): Diese Spermien sind lebend, ihre Schwänze bewegen sich, aber sie kommen nicht voran. Sie zittern an Ort und Stelle oder bewegen sich in sehr kleinen Kreisbahnen.
• Unbeweglich (IM – Immotility): Spermien, die keine Schwanzbewegung zeigen.

Aus dieser Beurteilung ergeben sich zwei wichtige Prozentwerte:

• Gesamtbeweglichkeit (PR + NP): Summe aus progressiv und nicht-progressiv beweglichen Spermien. Die untere Referenzgrenze beträgt 42 %.
• Progressive Beweglichkeit (PR): Anteil der Spermien, die sich vorwärts bewegen. Die untere Referenzgrenze beträgt 30 %.

Ein niedriger Anteil progressiv beweglicher Spermien wird als Asthenozoospermie (verminderte Spermienbeweglichkeit) bezeichnet. Dies schränkt die Fähigkeit der Spermien, die Eizelle zu erreichen, erheblich ein und reduziert insbesondere den Erfolg von Therapien wie der intrauterinen Insemination (IUI).

Ist der Anteil unbeweglicher (IM) Spermien sehr hoch (z.B. über 60 %), stellt sich die Frage: Sind diese unbeweglichen Spermien tot oder leben sie noch, können sich aber nicht bewegen? Diese Unterscheidung ist für die Planung einer IVF (ICSI) von vitaler Bedeutung. Zur Klärung wird ein Vitalitätstest durchgeführt. Dabei wird ein spezieller Farbstoff (Eosin-Nigrosin) verwendet. Lebensfähige Spermien haben eine intakte Zellmembran und nehmen den Farbstoff nicht auf (sie bleiben weiß). Tote Spermien haben eine geschädigte Membran und nehmen die Farbe auf, wodurch sie pink/rot erscheinen. Die untere Referenzgrenze für die Vitalität liegt bei 54 %.

Wenn beispielsweise 80 % der Spermien eines Patienten unbeweglich sind, der Vitalitätstest jedoch eine Vitalität von 70 % zeigt, bedeutet dies, dass die Spermien nicht tot sind, sondern wahrscheinlich eine strukturelle Störung des Schwanzes (z.B. Kartagener-Syndrom) vorliegt. Diese lebenden, aber unbeweglichen Spermien können, wenn sie per ICSI (intrazytoplasmatische Spermieninjektion) direkt in die Eizelle eingebracht werden, gesunde Embryonen bilden.

Wie wird die Spermienzahl (Konzentration) gemessen?

Wenn von Spermaanalyse die Rede ist, denken die meisten Menschen zuerst an die „Spermienzahl“. Für diese Messung werden spezielle Zählkammern (Hämozytometer) wie Makler- oder Neubauer-Kammern verwendet, die in Felder mit Millimeterrastern unterteilt sind. Um die Bewegung der Spermien zu stoppen, wird die Probe mit einer speziellen Lösung verdünnt und anschließend in diese Felder eingebracht. Eine erfahrene Fachkraft zählt unter dem Mikroskop die Spermienköpfe in den Feldern einzeln.

Aus dieser Zählung ergeben sich zwei grundlegende Kennwerte:

• Konzentration: Anzahl der Spermien in 1 Milliliter (mL) Ejakulat. Die untere Referenzgrenze der WHO 2021 liegt bei 16 Millionen Spermien (16 × 10^6/mL) pro Milliliter.
• Gesamtzahl der Spermien: Dieser Wert ist in der Praxis noch wichtiger als die Konzentration. Er wird berechnet aus (Konzentration × Gesamtvolumen). Im gesamten Ejakulat werden mindestens 39 Millionen Spermien (39 × 10^6) erwartet.

Werte unterhalb dieser Grenzen werden als Oligozoospermie (verminderte Spermienzahl) bezeichnet. Wenn in der Probe unter dem Mikroskop überhaupt keine Spermien gefunden werden, spricht man von Azoospermie (Null Spermien), was eine weitergehende urologische und genetische Abklärung erfordert.

Warum ist die Morphologie, also die Form der Spermien, wichtig?

Die Spermienmorphologie, also die Untersuchung der körperlichen Struktur des Spermiums (Kopf, Mittelstück und Schwanz), ist der komplexeste, erfahrungsintensivste und bisweilen umstrittenste Teil der Analyse. Diese Beurteilung liefert indirekte Informationen über die Qualität des „Produktionsprozesses“ (Spermatogenese) in den Hoden, wo Spermien gebildet werden.

Für die Bewertung werden die Kruger-„Strict Criteria“ verwendet. Dies gleicht einem „Schönheitswettbewerb“ mit sehr strengen Regeln. Damit ein Spermium als „normal“ gilt, müssen alle seine Teile fehlerfrei sein. Der Kopf muss glatt und oval sein, seine Größe innerhalb vorgegebener mikrometrischer Grenzen liegen, die sogenannte Akrosom-Kappe muss 40–70 % des Kopfes bedecken, das Mittelstück soll regulär sein und der Schwanz muss einfach und unversehrt sein.

Schon die kleinste Abweichung in einem dieser Bereiche (leicht vergrößerter Kopf, etwas verdicktes Mittelstück, Doppelschwanz, zytoplasmatischer Tropfen usw.) führt dazu, dass dieses Spermium als „abnormal“ eingestuft wird.

Nach diesen strengen Kriterien liegt die untere Referenzgrenze für den Anteil normal geformter Spermien bei nur 4 %. Dieser niedrige Wert beunruhigt Patienten häufig. Er bedeutet jedoch lediglich, dass selbst bei sehr fruchtbaren und gesunden Männern der Großteil der Spermien (96 %) morphologisch „nicht perfekt“ ist. Ein Morphologiewert unter 4 % (Teratozoospermie) stellt für sich allein keine sichere „Unfruchtbarkeitsdiagnose“ dar. Er ist jedoch ein wichtiger Hinweis darauf, dass die Fähigkeit der Spermien, die Eizelle auf natürlichem Weg zu durchdringen und zu befruchten, eingeschränkt sein kann. Sehr ausgeprägte Morpho­logiestörungen (z.B. Globozoospermie) mit Werten unter 1 % können beim konventionellen IVF zum Ausbleiben der Befruchtung führen und den direkten Einsatz von ICSI erforderlich machen.

Welche weiterführenden Tests werden durchgeführt, wenn der Basis-Spermatest normal ist, aber keine Schwangerschaft eintritt?

Mitunter stellen sich Paare mit unerfülltem Kinderwunsch vor, obwohl alle Basisparameter der Spermaanalyse (Zahl, Beweglichkeit, Morphologie) im Normbereich liegen. Diese Situation wird als „unerklärte Infertilität“ bezeichnet. In solchen Fällen kommen weiterführende Tests zum Einsatz, die die „innere Struktur“ und „Funktion“ der Spermien untersuchen.

• Spermien-DNA-Schädigung (Fragmentierung)

Das Spermium ist ein „Transportpaket“, das das genetische Material (DNA) des Vaters enthält. Von außen kann dieses Paket normal aussehen (gute Morphologie) und sich schnell bewegen (gute Motilität). Ist jedoch die „genetische Fracht“ (DNA) im Inneren geschädigt, d.h. zeigt der DNA-Strang Brüche (Fragmentierung), kann trotz erfolgter Befruchtung die Entwicklung eines gesunden Embryos ausbleiben.

Eine hohe Spermien-DNA-Fragmentierung (SDF) steht in engem Zusammenhang mit niedrigen Befruchtungsraten, verlangsamt oder zum Stillstand kommender Embryonalentwicklung, ausbleibender Schwangerschaft und vor allem mit wiederholten Fehlgeburten. Diese Schädigung kann durch Störungen der Spermatogenese in den Hoden, Rauchen, Umweltschadstoffe, Infektionen oder einen zu langen Verbleib der Spermien in den Samenwegen verursacht werden.

Zur Messung dieser Schädigung werden spezielle Tests wie SCD (Halo-Test) oder TUNEL eingesetzt. Diese Tests liefern einen „DNA-Fragmentierungsindex“ (DFI).

• DFI < 15 % (Normal)
• DFI 15–30 % (Grenzwertig oder mäßige Schädigung)
• DFI > 30 % (Hohe Schädigung)

Wird ein hoher DFI festgestellt, wird von klassischem IVF oder Insemination abgeraten, und es wird direkt ICSI bevorzugt. Ist die Schädigung sehr ausgeprägt, kann sogar die Gewinnung von Spermien direkt aus dem Hoden (TESE) erwogen werden, da dort die DNA-Schädigung meist geringer ist als in ejakulierten Spermien.

• HBA-Test (Hyaluronan Binding Assay)

Dies ist ein sehr wichtiger Funktionstest, der zeigt, ob ein Spermium „reif“ ist oder nicht. Bei der natürlichen Befruchtung ist die Eizelle von einer äußeren Schicht umgeben, die reich an einem Stoff namens Hyaluronan ist. Nur physiologisch vollständig ausgereifte Spermien können sich über spezielle „Schlüssel“ (Rezeptoren) an ihren Köpfen an dieses „Schloss“ (Hyaluronan) binden.

Beim HBA-Test wird die Samenprobe in eine spezielle Labor­kammer gegeben, deren Oberfläche mit Hyaluronan beschichtet ist. Reife und gesunde Spermien binden an diese Oberfläche, während unreife Spermien frei weiter schwimmen. Der Anteil der gebundenen Spermien wird bestimmt und als „HBA-Score“ angegeben.

Ist der HBA-Score niedrig (typischerweise <65 %), weist dies auf einen Reifungsdefekt der Spermien hin. Beim Standard-ICSI wählt der Embryologe das unter dem Mikroskop „am besten aussehende“ Spermium aus, das aber dennoch unreif sein kann. Bei niedrigem HBA-Score wird daher eine spezielle Technik, das sogenannte Physiologische ICSI (PICSI), eingesetzt. Dabei wählt der Embryologe das Spermium nicht zufällig, sondern wartet darauf, dass Spermien sich selbst an ein Hyaluronan-Gel anheften. Das Spermium, das seine Bindungsfähigkeit gezeigt hat, wird als reif angesehen und für die Injektion in die Eizelle ausgewählt. Dieses Verfahren imitiert die natürliche Selektion im Labor und kann die Embryoqualität verbessern.

Wie werden Spermien für IVF oder Insemination aufbereitet?

Das vom Mann gewonnene Ejakulat kann nie unverarbeitet für Insemination oder IVF verwendet werden. Samenflüssigkeit ist ein Gemisch aus Seminalplasma (flüssiger Anteil), abgestorbenen Zellen, Leukozyten, Zelltrümmern und beweglichen Spermien. Wird Seminalplasma direkt in die Gebärmutter eingebracht, kann es Krämpfe auslösen und Faktoren enthalten, die die Befruchtungsfähigkeit der Spermien beeinträchtigen:

Daher besteht das Ziel der „Spermienaufbereitung“ (oder „Spermienwäsche“) darin, aus diesem Gemisch die beweglichste, gesündeste und funktionell leistungsfähigste Spermienpopulation zu isolieren und in einem kleinen Volumen zu konzentrieren. Für diesen Zweck werden hauptsächlich zwei Methoden angewendet:

• Dichtegradientenzentrifugation (Density Gradient Centrifugation – DGC): Diese Technik ist eine Art „Filterverfahren“, bei dem die Zellen entsprechend ihrer Dichte getrennt werden. Reife, gesunde und morphologisch normale Spermien sind die dichtesten Zellen im Ejakulat. Unreife Spermien, Leukozyten und andere Restzellen sind weniger dicht. In ein Röhrchen werden spezielle Lösungen schichtweise eingefüllt und bilden eine Art „Parcours“. Durch Zentrifugation (Drehen mit hoher Geschwindigkeit) gelangen nur die dichtesten und stärksten Spermien durch alle Schichten bis auf den Boden des Röhrchens. Unerwünschte Zellen verbleiben in den oberen Schichten. Diese Methode ist ideal bei Patienten mit niedriger Spermienzahl (Oligozoospermie), verminderter Beweglichkeit (Asthenozoospermie) und auffälliger Morphologie (OAT-Syndrom), wenn es darum geht, eine kleine Zahl guter Spermien aus einer großen Hintergrundpopulation „herauszufiltern und zu konzentrieren“.
• Swim-Up-Technik: Dieses Verfahren ist eine Form der positiven Selektion, die auf der Fähigkeit der Spermien basiert, „am schnellsten nach oben zu schwimmen“. Die Samenprobe oder ein vorab gewaschener Spermienpellet wird auf den Boden eines Röhrchens gegeben, darüber kommt ein spezielles Kulturmedium. Das Röhrchen wird 30–60 Minuten bei 37°C inkubiert. In dieser Zeit schwimmen die stärksten und schnellsten Spermien aus dem unteren Bereich in das darüber liegende klare Medium. Am Ende der Inkubation wird ausschließlich die obere Fraktion, die die beweglichsten Spermien enthält, entnommen. Diese Methode gilt als „schonender“ und man geht davon aus, dass sie Spermien mit geringerer DNA-Schädigung selektiert. Allerdings ist die Rückgewinnungsrate an Spermien im Vergleich zu DGC geringer. Deshalb wird sie in der Regel bei Patienten angewendet, bei denen bereits Ausgangszahl und -beweglichkeit der Spermien gut sind (Normozoospermie).

Häufig gestellte Fragen