Mikrokalorimetrische Untersuchungen an bovinen Spermatozoen nach Percoll-Dichtegradienten-Zentrifugation - ein experimenteller Beitrag zum Einsatz in der Andrologie

Zusammenfassung

Fragestellung: Mikrokalorimetrische Messungen werden bei einer Vielzahl biologischer Vorgänge zur Erfassung von exothermen oder endothermen Summationseffekten eingesetzt. Es sollte daher untersucht werden, ob die Mikrokalorimetrie prinzipiell geeignet ist, Spermiogrammparameter zu erfassen. Material und Methode: Dazu wurde das Wärmesignal von bovinem Nativ- und Kryosperma nach Percoll-Dichtegradienten-Zentrifugation in einem 4-Kanal-Mikrokalorimeter gemessen. Ermittelt werden sollten das optimale Untersuchungsvolumen, die ideale Zeit für die notwendige Vortemperierung des Mikrokalorimeters sowie die geeignete Spermienkonzentration für mikrokalorimetrische Messungen. Die Bestimmung der Spermienkonzentration erfolgte mittels automatisierter Spermaanalyse (CASA). Ergebnisse: Die Messungen ergaben einen charakteristischen Kurvenverlauf mit einem steilen Anstieg bzw. Abfall der Wärmeabgabe für Kryo- bzw. Nativsperma nach im Mittel 38,1 bzw. 39,5 Minuten in strenger Korrelation zur Spermienkonzentration bzw. zum Untersuchungsvolumen. Notwendig ist eine Äquilibrierungszeit von 15 Minuten im Mikrokalorimeter, um Artefakte bei der Messung zu vermeiden. Eine Spermienkonzentration von über 50 Mio/ml und ein Probenvolumen von 1,0 ml erwiesen sich als optimale Parameter, um das Wärmesignal verlässlich registrieren zu können. In diesen Fällen ergab sich eine signifikante Korrelation zwischen dem Wärmesignal und der Spermienkonzentration bzw. der Konzentration motiler Spermien (p < 0,05). Schlussfolgerung: Mit der Mikrokalorimetrie ist es daher möglich, den Stoffwechsel von Spermatozoen automatisiert zu untersuchen und zu quantifizieren. Inwieweit die Mikrokalorimetrie als summierendes Verfahren in der Lage ist, auch spezielle Eigenschaften der Spermien zu erfassen, muss in weiteren Versuchen geklärt werden.

Abstract

Purpose: Microcalorimetric measurements can be used for recording exothermic or endothermic summation effects of a great variety of biological processes. The aim of the present study was to examine the usefullness of the microcalorimetry method to characterise the biological activity of spermatozoa. Materials and Methods: The heat flow of bovine fresh sperm as well as cryosperm samples were measured after Percoll density-gradient centrifugation in a 4-channel microcalorimeter. Various calibration times, volumes of samples and sperm concentrations were tested and analysed. Sperm concentration was recorded by a computer-assisted, computer-aided software system method (CASA). Results: Using a calibration time of 15 minutes, the heat signal of the fresh and cryosperm samples showed a characteristic peak after 39.5 min and 38.1 min (mean), respectively, with a significant correlation to sample volume and sperm concentration (p < 0.05). For obtaining the best results, a sample volume of 1 ml and a sperm concentration of more than 50 × 10⁶/mL was used. Conclusions: With microcalorimetric measurements the biological activity of spermatozoa could be recorded for reproducible results, thus opening the way to an automatised ejaculate analysis in the future. More investigations are necessary to correlate microcalorimetric parameters with semen function.

Schlüsselwörter

Mikrokalorimetrie - bovines Nativ- und Kryosperma - Spermaanalyse - Fertilität

Key words

microcalorimetry - frozen-thawed bovine spermatozoa - semen assay - fertility

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