DNA-Fragmentierungsindex (DFI)

Der DNA-Fragmentierungsindex (DFI) ist ein diagnostischer Marker zur Beurteilung der DNA-Integrität in männlichen Keimzellen (Samenzellen). Eine erhöhte Fragmentierung der Spermien-DNA steht in Zusammenhang mit Fertilitätsstörungen (Unfruchtbarkeit), embryonaler Entwicklungsstörung und erhöhtem Risiko für Aborte (Fehlgeburten). Die Analyse erfolgt mittels spezialisierter Verfahren wie dem SCSA (Sperm Chromatin Structure Assay), TUNEL-Test oder Comet-Assay und ergänzt die konventionelle Spermiogrammdiagnostik.

Synonyme

• DNA-Schädigung im Spermium
• Sperm DNA Fragmentation
• Sperm DNA Integrity Test
• DFI-Test

Das Verfahren

• Benötigtes Material
  Ejakulat (Samenerguss) – nach 2-7 Tagen sexueller Enthaltsamkeit, möglichst frisch untersucht
• Vorbereitung des Patienten
  • 2-7 Tage sexuelle Karenz vor Probengewinnung
  • Verzicht auf Nikotin, Alkohol und Hitzebelastung in den Tagen vor der Abgabe
  • Dokumentation von Infektionen, Fieberereignissen oder Medikamenteneinnahmen
• Störfaktoren
  • Infektionen (z. B. Prostatitis (Entzündung der Vorsteherdrüse), Urethritis (Harnröhrenentzündung))
  • Hohes Alter des Mannes
  • Fieberhafte Infekte in den vergangenen 3 Monaten
  • Oxidativer Stress durch Umweltgifte, Rauchen, Varikozele (Krampfader am Hoden)
  • Lange Latenzzeit zwischen Ejakulation und Untersuchung
  • Nicht standardisierte Aufbereitung oder Fixierung
• Methode
  • SCSA (Sperm Chromatin Structure Assay): Färbung mit Acridinorange und Durchflusszytometrie (Zellanalyse durch Laser)
  • TUNEL-Assay (Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling): Fluoreszenzmarkierung (Leuchtfärbung) von DNA-Strangbrüchen
  • Comet-Assay: Elektrophoretische Darstellung (Darstellung im elektrischen Feld) von DNA-Schäden in Einzelzellen

Normbereiche (je nach Methode)

• DFI < 15 %: normal
• DFI 15-25 %: intermediär, reduzierte Fertilität möglich
• DFI > 25-30 %: stark eingeschränkte Fertilität, erhöhte Fehlgeburtsrate

Indikationen (Anwendungsgebiete)

• Abklärung bei idiopathischer männlicher Infertilität (unerklärte Unfruchtbarkeit) trotz normalem Spermiogramm
• Wiederholte IVF-/ICSI-Versagen (Fehlschläge bei künstlicher Befruchtung)
• Wiederholte Frühaborte (habituelle Aborte = wiederholte Fehlgeburten)
• Abklärung vor Refertilisierungsmaßnahmen (Rückgängigmachung einer Sterilisation)
• Abklärung bei geplanter Kryokonservierung (Sameneinfrierung)
• Andrologische Abklärung bei vermuteter oxidativer Stressbelastung (zellschädigender Sauerstoffstress)

Interpretation

• Erhöhte Werte
  • Hinweis auf DNA-Fragmentierung durch oxidativen Stress, Apoptose (programmierter Zelltod) oder unreife Spermatogenese (Spermienbildung)
  • Korrelieren mit verminderter Befruchtungsrate, Embryoqualität und erhöhtem Abortrisiko
  • Prognostisch relevant für ART-Erfolg (Erfolg künstlicher Befruchtung)
• Niedrige Werte
  • Unauffälliger Befund, keine relevante DNA-Schädigung
  • Gute prognostische Aussage für natürliche Konzeption oder IUI (intrauterine Insemination/Samenübertragung in die Gebärmutter)

Spezifische Konstellationen

• Normales Spermiogramm, aber erhöhter DFI
  • „Hidden male factor“ – mögliche Erklärung für idiopathische Sterilität (nicht erklärbare Unfruchtbarkeit)
  • Indikation zur erweiterten Diagnostik inkl. ROS-Bestimmung (reaktive Sauerstoffspezies)
• Erhöhte DFI bei Varikozele
  • Verbesserung nach operativer Varikozelenligatur (Verödung der Hodenkrampfader) möglich
  • Kontrolluntersuchung empfohlen nach 3-6 Monaten
• Zunahme von DFI mit zunehmendem Alter
  • Relevanz für späte Vaterschaft (> 40 Jahre)

Weiterführende Diagnostik

• Bestimmung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) im Ejakulat
• Zytogenetische Diagnostik (Chromosomenanalyse) bei hoch pathologischer DFI
• Hormonstatus (FSH, LH, Testosteron) zur Abklärung der Spermatogenese
• Genetische Diagnostik bei suspekter familiärer Häufung
• Mikrobiologische Untersuchung bei Verdacht auf Infektion
• Beurteilung der Embryonenentwicklung im Rahmen von IVF (In-vitro-Fertilisation)/ICSI (intrazytoplasmatische Spermieninjektion/Methode der künstlichen Befruchtung, bei der ein einzelnes Spermium direkt in eine Eizelle injiziert wird, um eine Befruchtung zu erreichen)

Literatur

1. Agarwal A, Majzoub A, Baskaran S et al.: Sperm DNA Fragmentation: A New Guideline for Clinicians. World J Mens Health. 2020;38(4):412-471. https://doi.org/10.5534/wjmh.200128
2. Simon L, Zini A, Dyachenko A et al.: A systematic review and meta-analysis to determine the effect of sperm DNA damage on in vitro fertilization and intracytoplasmic sperm injection outcome. Asian J Androl . 2017 Jan-Feb;19(1):80-90. doi: 10.4103/1008-682X.182822.
3. Evenson DP: Evaluation of sperm chromatin structure and DNA strand breaks is an important part of clinical male fertility assessment. Transl Androl Urol. 2017;6(Suppl 4):S495-S500. doi: 10.21037/tau.2017.07.20