Der Befruchtungsprozess

Bei der Beurteilung der Spermienqualität sieht man auf sowohl Anzahl, Beweglichkeit und Aussehen der Spermien. Das gesunde Spermium sieht normal aus und bewegt sich schnell und geradlinig vorwärts. Das frische Ejakulat enhält viele tote Zellen, die die Beurteilung erschweren.

Nach der Aufbereitung des Ejakulates sind die toten Zellen entfernt und nur die besten befruchtungsfähigen Spermien sind übrig.

Anzahl
Die Anzahl der befruchtungsfähigen Spermien wird nach einer Gradienten-Zentrifugierung ermittelt. Die Embryologin notiert die Anzahl, das Aussehen und die Beweglichkeit der Spermien im frischen Ejakulat und nochmals nach der Zentrifugierung. Ist die Anzahl der normalen Spermien mit guter Beweglichkeit unter fünf Millionen im gesamten Ejakulat, ist die Befruchtungsfähigkeit der Spermien bei Anwendung der IVF-Methode oder Insemination verringert. In dem Fall ist eine IVF mit ICSI zu empfehlen.

Beweglichkeit
Bei einer Insemination müssen die Spermien selbst von der Gebärmutterhöhle in das entfernte Ende des Eileiters hinaus schwimmen, wo die Eizelle darauf wartet, befruchtet zu werden. Wenn die Spermien sich nicht schnell und geradlinig vorwärts bewegen, sind sie nicht dazu im Stande, in die Eileiter zu schwimmen und die Eizelle zu befruchten.

In dem Fall ist eine IVF mit ICSI vorzuziehen.

Aussehen
Um die Eizelle befruchten zu können, muß das Spermium durch das Eihäutchen (Zona Pellucida) hindurch dringen. Das Eihäutchen ist keine dichte Schale wie beim Hühnerei. Es ist eher mit einem dicken, feinmaschigen Strickzeug zu vergleichen. Nur normalaussehende Spermien können dieses feinmaschige Netz durchdringen. Deshalb ist die Beurteilung des Aussehens der Spermien sehr wichtig bei der Beurteilung der Spermienqualität. Spermien mit zu kleinen oder zu großen Köpfen, mit doppelten Köpfen oder doppelten Schwänzen können das Eihäutchen nicht durchdringen und die Eizelle befruchten.

Die Entnahme der Eizellen erfolgt durch eine Punktion der Follikel (Eibläschen), wobei die Flüssigkeit in den Follikeln abgesaugt und im Labor unter dem Mikroskop untersucht wird, um die Eizellen zu identifizieren. Sie können während der Punktion auf dem Bildschirm verfolgen, wie die Embryologin die Eizellen identifiziert. Die Eizelle ist zu diesem Zeitpunkt von Granulosazellen umgeben, die den Reifeprozess der Eizelle im Follikel unterstützen.

Reagenzglasbefruchtung (IVF)
Nach ein paar Stunden ist die Eizelle fertig gereift und für die Befruchtung bereit. Bei der IVF-Methode werden die Spermien um 12 Uhr in die Schale gegeben, in der die Eizellen kultiviert werden, wonach die Spermien die Eizelle selbst befruchten müssen. Der Befruchtungsprozess ist mit anderen Worten natürlich, er geschieht nur im Brutschrank, und nicht im Eileiter. Zwei Stunden später wird kontrolliert, ob die Granulosazellen kollabiert sind. Das ist ein Zeichen, daß die Befruchtung stattgefunden hat. Die Spermien werden dann wieder von der Eizelle entfernt.

Mikroinsemination (ICSI)
Das ICSI Verfahren (Mikroinsemination) wird kurz nach Mittag praktiziert. Die Embryologin wählt ein normales Spermium aus und saugt es in ein dünnes Röhrchen, eine Pipette genannt, hinein. Danach sticht sie mit der Pipette in die Eizelle hinein und legt das Spermium vorsichtig in die Eizelle. Mit Hilfe dieses Verfahrens versucht man, die Wahrscheinlichkeit dafür, daß eine normale Befruchtung stattfindet, zu optimieren. Der Befruchtungsprozess ist jedoch ein komplizierter Prozess, wo die Chromosome der Eizelle und des Spermiums sich korrekt paaren müssen. Es ist deshalb nicht sicher, daß alle Eizellen nach ICSI korrekt befruchtet sind, obwohl das Spermium in die Eizelle eingedrungen ist. Die Videosequenz zeigt, wie eine ICSI durchgeführt wird.

18 Stunden nach der Befruchtung
Am nächsten Morgen um 8 Uhr (18 Stunden nach der Befruchtung) werden die Eizellen im Embryoskop nochmals untersucht um festzustellen, ob die Befruchtung korrekt stattgefunden hat. Die Eizellen werden auf Vorkerne hin untersucht (auch Pronuclei genannt). Der eine Vorkern stammt von der Eizelle, der andere von dem Spermium. Ist die Befruchtung korrekt, sieht man also zwei Vorkerne am Morgen nach der Punktion (siehe Pfeil). Man untersucht ebenfalls, ob zwei Polkörperchen vorhanden sind, und beurteilt die Dicke des Eihäutchens (* im Bild), der Zona Pellucida.

Das Embryoskop
Alle Embryos werden kontinuierlich in unseren Embryoskopen überwacht. Ein Embryoskop ist ein hochtechnologischer Brutschrank, wo jeder einzelne Embryo alle 10 Minuten mit einer Infrarotkamera fotografiert wird. Die Bilder werden zu einer kurzen Filmsequenz (time-lapse) zusammengefügt, woraus man ganz genau ersehen kann, wann und wie die ersten Zelleilungen stattgefunden haben. Obwohl man den Eizellen Buchstabencodes gibt, kann man aus einem Film über die Zellteilungen viel mehr ersehen, als man in einem Schema beschreiben kann.

Die neuesten Forschungsergebnisse zeigen, daß das korrekte Timing der ersten Zellteilungen extrem wichtig für die korrekte Entwicklung der Embryos ist. Mit Hilfe des Embryoskops können wir die Zellteilung genau verfolgen und können somit die Embryos identifizieren, welche die größten Chancen haben, sich in der Gebärmutter einzunisten und sich in ein Kind zu entwickeln.

26 Stunden nach der Befruchtung
Am Nachmittag um 14 Uhr (26 Stunden nach der Befruchtung) wird kontrolliert, ob die Embryos sich schon zum ersten Mal geteilt haben. Sieht man schon zu dem Zeitpunkt eine Zellteilung, wird dies als frühe Teilung (Early Cleavage) notiert, welches ein gutes Zeichen ist. Eizellen, die sich früh teilen, werden zudem darauf hin untersucht, ob alle Zellen Zellkerne enthalten, und ob die Zellen gleich groß sind.

Sämtliche Embryos werden kontinuierlich im Embryoskop überwacht, damit wir ständig ihre Entwicklung verfolgen können, ohne daß sie jemals den Brutschrank verlassen.

Da wir alle Embryos im Embryoskop züchten, können wir nicht nur sehen, wie die Embryos jetzt aussehen, sonder auch wie die Zellteilung im Laufe der Nacht verlaufen ist. Dies hilft uns die Embryos zu identifizieren, welche die größten Chancen haben, sich in eine Schwangerschaft zu entwickeln.

Eizellenteilung
Am dritten Tag, zwei Tage nach der Follikelpunktion, untersucht man die Embryos nochmals um festzustellen, ob sie sich weiter geteilt haben. Erst jetzt kann man die Qualität des einzelnen Embryos, und damit auch die Wahrscheinlichkeit dafür, daß eine Schwangerschaft eintreten wird, beurteilen.

Der optimale Embryo hat sich jetzt in vier Zellen geteilt, die alle gleich groß sind, und man kann einen Zellkern in jeder Zelle sehen. Darüber hinaus untersucht man die Anzahl von kleinen Fragmenten, d.h. kleine Abschnürungen vom Zellmaterial. Sind viele Fragmente vorhanden, ist der Embryo nicht zum Einfrieren geeignet. Die Zellteilungen sollen möglichst synchron verlaufen, und jede Zelle darf sich nur einmal teilen.

Am 3. Tag teilen sich die Zellen des Embryos noch einmal, so daß der Embryo jetzt aus acht Zellen besteht.

Die Embryos werden weiterhin im Embryoskop beobachtet, damit man der Entwicklung des einzelnen Embryos folgen kann. Manche Embryos haben aufgehört sich zu teilen. Das ist ein schlechtes Zeichen.

Die Embryologin beurteilt die Anzahl der Zellen und das Teilungsmuster in den einzelnen Embryos. Sie beurteilt auch die Größe der einzelnen Zellen und ob Zellkerne vorhanden sind. Darüber hinaus werden Fragmentmenge und die Dicke des Eihäutchens beschrieben.

Falls mehr gute Embryos vorhanden sind, als man übertragen will, wird die Züchtung der Embryos fortgesetzt.

Am 4. Tag nach der Follikelpunktion haben sich die Zellen im Embryo noch einmal geteilt. Es sind jetzt so viele Zellen im Eihäutchen, daß man sie nur schwer zählen kann.

Die einzelnen Zellen beginnen jetzt auch zu verkleben, so dass ein zusammenhängender Zellklumpen entsteht, der einem Bund Trauben ähnlich sieht. Der lateinische Ausdruck hierfür ist Morula.

Am 5. Tag geschehen sehr markante Änderungen im Embryo. Es bildet sich ein mit Flüssigkeit gefüllter Hohlraum zwischen den Zellen. Man kann im Embryoskop jetzt auch zwei verschiedene Zelltypen identifizieren.

Die Zellen die ganz außen an der Wand liegen, längs des Eihäutchens, sind die Zellen die später den Mutterkuchen bilden. Die Zellen die den Fötus bilden werden, liegen als ein kleiner Klumpen in der Mitte (siehe Pfeil). Der Embryo wird jetzt als Blastozyste bezeichnet.

Die Zellen am Rand sorgen weiterhin dafür, dass mehr Flüssigkeit in die Mitte des Embryos gepumpt wird. Deshalb steigt der Druck im Hohlraum an, und die Blastozyste erweitert sich. Bei der Blastozystenkultur überträgt man die Blastozyste auf diesem Stadium in die Gebärmutter.

Während die Blastozyste wächst und sich erweitert, wird das Eihäutchen immer dünner, und zuletzt platzt das Häutchen und ein Riss entsteht. Jetzt beginnt das Schlüpfen der Blastozyste (Hatching). Zuerst ist nur ein ganz kleiner Riss vorhanden. Sobald der Druck im Inneren der Blastozyste ansteigt, wird der Riss größer, und zuletzt schlüpft die ganze Blastozyste aus dem Häutchen heraus. Die Blastozyste ist jetzt dazu bereit, sich in die Gebärmutterschleimhaut einzunisten.

Assisted Hatching
Ab und zu ist das Eihäutchen so hart, daß der Riss nicht von alleine entsteht. Dies kommt besonders bei Frauen über 40 Jahren vor, und bei Frauen, die sehr hohe Hormondosen bekommen. Auch das Einfrieren kann das Eihäutchen verhärten.

In dem Fall kann man mit Vorteil vor dem Embryotransfer einen Eingriff vornehmen, um das Schlüpfen der Blastozyste zu erleichtern (Assisted Hatching). Bei diesem Eingriff macht man mit einer scharfen Pipette einen kleinen Riss in das Eihäutchen. Dieser Riss schließt sich nicht wieder, sondern verbleibt offen. Wenn der Embryo sich zu einer Blastozyste entwickelt und zum Schlüpfen bereit ist, ist der Weg aus dem Häutchen schon vorbereitet, und das Schlüpfen wird erleichtert.

Assisted Hatching kann auch bei Frauen angewendet werden, die bei früheren Versuchen trotz guter Embryoqualität nicht schwanger geworden sind.

Viele fragen, ob der Eingriff dem Embryo schaden kann. In ganz seltenen Fällen kann es vorkommen, daß eine der Zellen beschädigt wird. Das geschieht jedoch nur sehr selten.

Sobald die Blastozyste aus dem Eihäutchen heraus gekommen ist, ist sie zur Einnistung in die Gebärmutterschleimhaut bereit. Diesen Prozess benennt man Implantation. Dieses Stadium kann man nicht in der Gebärmutter zeigen.

Die Gebärmutterschleimhaut
Eine unserer Ärztinnen, Frau Dr. Ursula Bentin-Ley, hat in Ihrer Forschung untersucht, wie sich der Embryo beim Menschen in der Gebärmutterschleimhaut einnistet. Zwei ihrer Bilder zeigen ein menschliches Embryo, daß auf einem Stück Gebärmutterschleimhaut, das im Labor gewachsen ist, sitzt. Bisher hat man die Vorgänge in der Gebärmutter nur anhand dieser Bilder beschreiben können.

Ursulas Forschung hat unter anderem gezeigt, daß die Zellen in der Gebärmutterschleimhaut, dort wo der Embryo Kontakt zur Schleimhaut hat, sich verändern. Man bezeichnet diese Veränderungen als Pinopodienbildung (siehe Pfeil).

Unbekanntes Wissen über die Schleimhaut
Man hat die frühe Embryoentwicklung viele Jahre lang bis zu dem Stadium untersucht, wo der Embryo wieder in die Gebärmutter übertragen wird. Die Veränderungen in der Gebärmutterschleimhaut kennt man nur teilweise von Versuchen im Forschungslabor.

Es sammelt sich ein zunehmendes Interesse daran herauszufinden, was während der Implantation in der Gebärmutterschleimhaut geschieht. Bis heute kann man noch nicht klar definieren, wie die Schleimhaut aufgebaut sein soll, damit ein Embryo sich einnisten kann.

Forschung
Wir nehmen jedoch in einer Forschungsgemeinschaft mit anderen Kliniken im Ausland teil, um herauszufinden, welche Faktoren notwendig sind, damit sich der Embryo erfolgreich einnisten kann. Es ist heute möglich Proben von Schleimhäuten zu testen, um zu sehen, ob sie die bekannten relevanten Faktoren beinhalten.

Weshalb sind nicht alle Embryos gleich gut?
Das Ziel der täglichen Untersuchungen und des Fotografieren der Eizellen und Embryos ist es, den oder die Embryos zu identifizieren, die zu bestimmten Zeitpunkten ein ganz bestimmtes Entwicklungsstadium erreicht haben. Dadurch, daß man der Entwicklung des einzelnen Embryos folgen kann, ist man im Stande den Embryo zu finden, der die größte Möglichkeit für eine normale Schwangerschaft bietet. Mit den folgenden Bildern versuchen wir zu illustrieren, wie Eizellen und Embryos aussehen, die entweder nicht zum Transfer geeignet sind oder ein reduziertes Potential haben.

Foto Nummer 1: Nicht korrekt befruchtet
Die Eizelle ist nicht korrekt befruchtet worden. Es ist nur einen Vorkern vorhanden, und deshalb auch nur 23 Chromosome anstatt der 46, die normalerweise vorhanden sind. Zellteilung kann in solchen Embryos vorkommen, obwohl die Anzahl der Chromosome nicht korrekt ist. Der Embryo zeugt jedoch keine normale Schwangerschaft und wird deshalb nicht übertragen.

Foto Nummer 2: Drei Vorkerne
Die Eizelle enthält drei Vorkerne. Das bedeutet, daß dieser Embryo 69 Chromosome enthält anstatt der normalen 46. Er wird sich nicht zu einem normalen Kind entwickeln. Der extra Vorkern kann darauf zurückzuführen sein, daß zwei Spermien in die Eizelle eingedrungen sind (aufgrund eines Fehlers in der Eizelle, der das Eindringen von zwei Spermien erlaubt). Er kann auch daran liegen, daß die Eizelle nicht korrekt gereift ist, und deshalb die doppelte Chromosomenbesetzung enthält.

Foto Nummer 3: Unreife Eizellen
Manche Eizellen lassen sich nicht befruchten. In der Regel sind diese Eizellen bei der Punktion unreif gewesen. Bei Eizellen, die aus kleinen Follikeln stammen, besteht hierfür ein größeres Risiko.

Foto Nummer 4: Abgestorbene Eizellen
Die Eizelle ist zu Grunde gegangen. Obwohl sie wie eine Eizelle aussieht, ist die Zelle abgestorben und lässt sich weder befruchten noch teilen.

Foto Nummer 5: Ein Polkörperchen
Die Eizelle enthält zwar zwei Vorkerne, aber nur ein Polkörperchen (siehe Pfeil). Die Form der Eizelle ist auch verkehrt. Das bedeutet, daß diese Eizelle nicht normal ist. Obwohl die Eizelle sich teilen kann, wird kein gesundes Kind dabei herauskommen.

Foto Nummer 6: Unzweckmäßige Zellteilung
Diese Eizelle hat sich in zwei Zellen geteilt, aber die Zellen sind sehr verschieden groß. In der großen Zelle sieht man drei Zellkerne (siehe Pfeil). Das deutet darauf hin, daß der Embryo Chromosomfehler enthält. Man überträgt ihn deshalb nicht in die Gebärmutter.

Foto Nummer 7: Unzweckmäßige Zellteilung
Der Embryo hat sich in fünf Zellen geteilt. Die Zellen sind jedoch von sehr unterschiedlicher Größe. Dies verringert die Erfolgsaussichten für eine Schwangerschaft.