Nach dem Eindringen eines Spermiums in die Eizelle, formt sich eine kleine Aster aus den Centriolen. Diese bringt den männlichen Vorkern in die Mitte der Eizelle, um auf den dekondensierenden weiblichen Vorkern zu treffen. Ebenso bewegt sich auch der weibliche Vorkern auf den sich formenden männlichen Vorkern zu. Mikro-tubuli breiten sich von einem Punkt zwischen den beiden nebeneinanderliegenden Vorkernen aus, Centriolen duplizieren sich und wandern zu entgegengesetzten Po-len. Dies geschieht in der mitotischen Prophase, um die erste mitotische Spindel der Zygote anzuordnen. Im Falle einer Polyspermie (Eizelle wurde von mehr als einem Spermium fertilisiert), entstehen mehrere Astern, die jeweils von einem Sper-mium ausgehen.
Ungefähr sechs Stunden nach der Insemination bildet sich vom Spermien-Centro-som aus eine kleine Mikrotubuli-Spermien-Aster. Die aktivierte Eizelle stößt den zweiten Polkörper aus. Während der Spermatogenese ist die Genexpression unter-drückt. Spermien-Chromatin ist dicht in eine porenlose Kernhülle gepackt, alkali-sche Aminosäuren (Protamine) komprimieren die DNA und unterdrücken so die Transkription. Mit Protamine verbundene Disulfide verhärten den Spermienkopf und stellen somit die wichtige Eigenschaft zur Penetration der Zona her.
Nach Eindringen des Spermiums in das Ooplasma, löst sich die Kernhülle auf. Unter Einfluss von Faktoren des Ooplasmas schwillt das stark kondensierte Chromatin an und breitet sich aus, sodass Chromatinfilamente in das Cytoplasma abgegeben werden. Während des Dekondensierens des Spermien-Chromatins, geht die Eizelle von der Metaphase II in die Telophase II über. In dieser Phase beendet das Sper-mien-Chromatin seine Dekondensation, woraufhin der weibliche Vorkern entsteht.
Während Spermien-Protamine durch Histonen ersetzt werden, entwickeln sich die Hüllen des weiblichen und männlichen Vorkerns.28
Vier bis sieben Stunden nach der Fusion, ist je eine Kernmembran um das dekon-densierte weibliche und männliche Chromatin entstanden. Diese zwei (sichtbaren) Vorkerne sind stets haploide Chromosomensätze und bewegen sich aufeinander zu. Der mütterliche Vorkern ist den Polkörpern nächstliegend. Der väterliche ent-steht in der Nähe der Spermieneintrittsstelle. Dieser befindet sich für gewöhnlich mit
28Vgl. Elder, K. u.a. (2018): In-Vitro Fertilization, Third Edition, Cambridge, S. 58 f.
Die Fertilisation
27 einem gewissen Abstand zu den Polkörpern.29 Die Vorkerne enthalten Nukleoli, wel-che auch als Kernkörperwel-chen bezeichnet werden. Hiervon ist im Zellkern eukaryo-tischer Zellen mindestens eines vorhanden. Nukleoli setzen sich im Wesentlichen aus DNA, RNA und Protein zusammen und sind nicht von einer Membran umhüllt.
Die Befruchtung ist 16 bis 20 Stunden nach der Fusion sichtbar (Abbildung 7).
Abbildung 7: Vorkerne und ihre Nukleoli (16-20 Stunden nach Imprägnation)
Quelle: Universitäten Fribourg, Lausanne und Bern: Die Ausbildung der Zygote – Annäherung der Vorkerne, http://www.embryology.ch/allemand/dbefruchtung/zygote02.html, 4. Juli 2020.
Mit Hilfe von Mikrotubuli bewegen sich der väterliche und mütterliche Vorkern auf-einander zu. Nahe des sich bildenden väterlichen Vorkerns, wachsen sie aus dem väterlichen Zentrosom sternförmig aus (Ausbildung eines Asters aus dutzenden Mikrotubuli). Die Mikrotubuli des Asters ziehen die Vorkerne aneinander ins Zent-rum der Eizelle. In den Vorkernen findet die Synthese des DNA Duplikats statt. Da-bei werden die Vorkerne größer.30
29Vgl. Universitäten Fribourg, Lausanne und Bern: Die Ausbildung der Zygote – Einführung in die Bildung und Entwicklung der Vorkerne, http://www.embryology.ch/allemand/dbefruchtung/zy-gote01.html#bildungmannlich, 4. Juli 2020.
30Vgl. Universitäten Fribourg, Lausanne und Bern: Die Ausbildung der Zygote – Annäherung der Vorkerne, http://www.embryology.ch/allemand/dbefruchtung/zygote02.html, 4. Juli 2020.
Die Fertilisation
28 Eine befruchtete Eizelle, die sich im sogenannten Vorkern- beziehungsweise Pro-nukleus-Stadium (PN-Stadium) befindet, lässt die Vorkerne sichtbar werden. Zei-chen einer regelrechten Befruchtung sind die Bildung eines zweiten PolkörperZei-chens und die Kondensation zweier Vorkerne. Im Rahmen einer künstlichen Befruchtung mit der ICSI-Methode, kann eine Beurteilung der Vorkerne etwa 16 bis 20 Stunden nach der Spermieninjektion der Eizelle erfolgen. Zur Beurteilung der Vorkerne kom-men unterschiedliche Scoring-Systeme in Frage. Grundsätzlich erfolgt hierbei, ab-hängig von ihrer Größe sowie Stellung, Anzahl und Verteilung ihrer Nukleoli, eine Einteilung in verschiedene Grade. Die Beurteilung im PN-Stadium ist besonders wichtig, da frühe morphologische Kriterien mit der späteren embryonalen Entwick-lung korrelieren und somit eine Aussage über die spätere Implantations- und Schwangerschaftsrate ermöglichen. Zur Veranschaulichung werden in Abbildung 8 die unterschiedlichen Scoring-Systeme nach Scott et al. und Tesarik et al. darge-stellt. Gemäß den Autoren, ergibt sich aus Grad 1 und 2 eine höhere Anzahl an qualitativ guten Blastozysten mit einer besseren Implantationsrate als aus den rest-lichen Graden.31
31Vgl. IVF-SAAR Saarbrücken: Vorkernbeurteilung – (P)ro(N)ucleus-Scoring, http://www.ivf- saar.de/Medizinische_Informationen_Schwanger_werden_Behandlungen_Vorkern-Beurtei-lung.htm, 4. Juli 2020.
Die Fertilisation
29 Abbildung 8: Scoring-Systeme zu möglichen Vorkernausprägungen
Quelle: Elder, K. u.a. (2018): In-Vitro Fertilization, Third Edition, Cambridge, S. 171.
Darüber hinaus existiert ein im Consensus Workshop von Istanbul (2011) empfoh-lenes Scoring-System (siehe Tabelle 2), welches auch im Rahmen dieser Studie zum Tragen kommt. Bei diesem Scoring-System werden die Vorkernstadien in drei Kategorien eingeteilt. Dabei entspricht Kategorie 1 einem symmetrischen Vorkern-muster, welches äquivalent zu Z1 und Z2 im Scoring-System von Scott et al. (siehe Abbildung 8) ist. Die nicht symmetrischen Vorkerne, welche andere Anordnungen aufweisen (einschließlich peripher gelegener Vorkerne), werden als Kategorie 2 ein-gestuft. Zuletzt werden abnormale Vorkerne, die zum Teil keinen oder nur ein Nuk-leolus aufweisen, als Kategorie 3 eingeteilt.
Methoden der Assistierten Reproduktionstechnik
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Kategorie Bewertung Beschreibung
1 Symmetrisch Äquivalent zu Z1 und Z2.
2 Asymmetrisch Andere Anordnungen, einschließlich peripher gelegener Vorkerne.
3 Anormal Vorkerne mit 0 oder 1 NPB.
Tabelle 2: Konsens-Bewertungssystem für Vorkerne
Quelle: Vgl. The Istanbul consensus workshop on embryo assessment (2011): proceedings of an expert meeting, Human Reproduction, Vol. 0, Issue 0, 1-14, S. 9.
Abschließend sei erwähnt, dass trotz der Empfehlung gemäß des Consensus Work-shops von Istanbul (2011), jedes Labor das für sich passende Scoring-System aus-wählt.32