Führen IVF und ICSI zu Imprintingfehlern oder Mutationen?

DIAGNOSTIK + THERAPIE
EMBRYOKULTUR
Führen IVF und ICSI
zu Imprintingfehlern
oder Mutationen?
Zur Notwendigkeit genauer und langfristiger
Follow-up-Studien
Michael C.W. Scholtes1, Hans W. Michelmann2
In Presseberichten wurde wiederholt die Frage aufgeworfen, ob
Techniken der Reproduktionsmedizin ein vermehrtes Auftreten von
Imprintingfehlern und Mutationen und damit von embryonalen
und kindlichen Schädigungen zur Folge haben. Welche Aussagen
die vorliegenden Statistiken und Untersuchungen erlauben und wo
Forschungsbedarf besteht, wird im Folgenden diskutiert.
Tatsache ist, dass bei IVF- und ICSIKindern ein niedrigeres Geburtsgewicht und nach ICSI eine höhere Inzidenz an Chromosomenstörungen
auftreten. Zusätzlich ist noch umstritten, ob gehäuft Fehlbildungen
oder Entwicklungsstörungen vorkommen. Weiterhin gibt es Hinweise auf
Fehler im Genomic Imprinting und
das vermehrte Auftreten von Retinoblastomen bei IVF-und ICSI-Kindern. Diese Hinweise sind aber nicht
von Kohortenstudien bestätigt worden. Das gehäufte Auftreten dieser
Anomalien kann ein Problem der statistischen Auswertung sein oder
durch die Verwendung unreifer Gameten bzw. durch exogene Faktoren
hervorgerufen werden.
Es liegen Daten aus Tierversuchen
und der Tierzucht vor, die Auffälligkeiten nach einer In-vitro-Maturation und -Kultur der Gameten bestätigen. Diese Daten sind aber nicht
1
Zentrum für Reproduktionsmedizin, Frauenärztliche
Gemeinschaftspraxis, Düsseldorf
2 Universitäts-Frauenklinik
Göttingen, Arbeitsgruppe
Reproduktionsmedizin
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FRAUENARZT ■ 46 (2005) ■ Nr. 4
unbedingt auf die Situation beim
Menschen übertragbar. Eine Auswertung der RecDate-Datensammlung
von Serono Deutschland ergab keinen Zusammenhang zwischen der
Kulturdauer von Embryonen und der
Malformationsrate. Die höhere Rate
von Malformationen bei ICSI im Vergleich mit IVF konnte allerdings in
einem Kollektiv von 43.772 Kindern
nachgewiesen werden.
Die Verantwortung der Reproduktionsmedizin besteht darin, durch
staatlich unterstützte, genaue Follow-up-Studien Unsicherheiten über
Kurz- und Langzeiteffekte einer Embryokultur auszuräumen.
Berichte über mögliche
Schädigungen müssen
ernst genommen werden
Seit einiger Zeit häufen sich beunruhigende Berichte über mögliche
schädliche Effekte von reproduktionsmedizinischen Verfahren sowohl
für die Patienten als auch für die geborenen Kinder. Zu der schon länger
andauernden Diskussion über vermeintliche krebserregende Langzeiteffekte (24, 25, 33, 34) durch die bei
der hormonellen Stimulation einge-
setzten Gonadotropine kommt nun
die Befürchtung, dass auf Grund von
artifiziellen reproduktiven Techniken
(ART) (epi-)genetische Effekte bei
den Nachkommen ausgelöst werden
könnten. Schon wird von der Öffentlichkeit und von Kollegen aus anderen Fachrichtungen bemängelt, dass
die Reproduktionsmedizin diese Hinweise nicht ernst nimmt und ein vorhandenes Gefahrenpotenzial verharmlost. Deshalb ist es notwendig,
die in der Literatur geschilderten Fälle ernst zu nehmen und sie gleichzeitig objektiv zu bewerten.
So ist zuerst einmal zu fragen, welche Fakten vorliegen und welche Bedeutung sie haben. Gibt es Verlaufsstudien, die belegen können, ob
chromosomale Störungen bzw. kongenitale Anomalien nach ART erhöht
sind oder nicht?
Bisherige Studien kamen
zu sehr unterschiedlichen
Ergebnissen
Aufsehen erregten zwei Artikel, die
im März 2002 im New England Journal of Medicine erschienen und berichteten, dass nach IVF/ICSI geborene Kinder signifikant häufiger ein
geringeres Geburtsgewicht im Vergleich zu normal gezeugten Kindern
hatten (26) und ein doppelt so hohes Risiko, einen „major birth defect“ zu bekommen (10). Auch eine
finnische Studie an 304 IVF-Kindern
kam zu dem Ergebnis, dass bei diesen Kindern die Prävalenz von Herzmissbildungen vierfach gegenüber
der Normalpopulation erhöht war
(12).
Diesen Studien stehen andere gegenüber, die keine oder nur geringfügige Risiken nach dem Einsatz von IVF
und/oder ICSI sehen. So verglichen
in Schweden Strömberg et al. (27) in
einer retrospektiven Kohortenstudie
5.680 IVF-Kinder mit 11.360 Kontrollen. Hinzu kam eine Analyse von
2.060 IVF-Zwillingen und 4.120 Zwillingen, die nach normaler Konzeption
geboren wurden. Die IVF-Kinder zeig-
Auch im dänischen IVF-Register lag
die Missbildungsrate bei 2.245 IVFKindern mit 4,8 % nicht höher als die
Rate (4,6 %) in der Kontrollgruppe
(38). Keinen Unterschied zwischen
266 ICSI-Kindern und 259 Kindern
nach normaler Konzeption fanden
Sutcliffe et al. (28). Die Rate kongenitaler Anomalien war in beiden
Gruppen gleich (5,5 % vs. 5,7 %).
Treten tatsächlich vermehrt
genetische Defekte auf?
In zwei großen Kohortenstudien an
2.955 IVF- und 2.840 ICSI-Kindern
haben Bonduelle et al. (3) die Frage
geklärt, ob im Vergleich zur IVF die
ICSI verstärkt genetische Defekte bei
den Nachkommen hervorrufen kann.
Dazu wurden die Kinder zwei Monate
sowie ein und zwei Jahre nach der
Geburt untersucht. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass die
Anwendung der ICSI-Technik im Vergleich zur IVF-Methode keine erhöhten Risiken im Hinblick auf Missbildungen oder neugeburtliche Komplikationen bedeutet. Werden für
eine ICSI Ejakulate eingesetzt, die in
Konzentration und Motilität nicht der
WHO-Norm entsprechen, so ergibt die
Pränataldiagnostik eine signifikant
gesteigerte Rate an De-novo-Chromosomenaberrationen (1,6 % vs.
0,5 %). Nach den Erkenntnissen von
Bonduelle et al. (4) hat die Spermatozoen-Morphologie keinen Einfluss
auf die Zunahme von Aberrationen.
Auch konnten Imprintingfehler in der
DNA von Spermatozoen aus pathologischen Ejakulaten als Auslösefaktor
bisher nicht nachgewiesen werden
(18).
Ebenfalls keinen Zusammenhang gibt
es zwischen der Herkunft der Spermatozoen (ejakuliert, epididymal,
testikulär) und dem Schwangerschaftsverlauf sowie der Missbildungsrate (14, 31).
Was könnte hinter der
Risikoerhöhung stecken?
Ein direkter Zusammenhang zwischen
der ICSI-Technik und der Aberrationsrate konnte in all diesen Studien
nicht gefunden werden. Dies wird
auch in der deutschen ICSI-Followup-Studie deutlich, die weniger die
Injektionstechnik als die elterliche
Hintergrundsituation der infertilen
Paare und die In-vitro-Kultur der Embryonen als das Ausschlaggebende
ansehen (13). In dieser Studie wurden Ende der 90er Jahre 3.372 nach
ICSI geborene Kinder untersucht. Als
Kontrolle diente ein Kollektiv von
8.016 nach spontaner Konzeption
geborenen Kinden aus dem Fehlbildungsregister für Sachsen-Anhalt.
Die Fehlbildungsrate lag in allen
Schwangerschaften mit 8,7 % gegenüber 6,1 % signifikant höher in der
ICSI-Gruppe.
Es bleibt zu fragen, woher dieses Risiko resultiert. Die Auslösefaktoren
müssen primär im Bereich exogener
Noxen (Medikamente, In-vitro-Kultur,
Manipulationen an Gameten und Embryonen) gesucht werden. Aber auch
pleiotrope Effekte sind denkbar.
Pleiotropie bedeutet, dass ein Gen
für die Ausbildung mehrerer verschiedener Merkmale oder Eigenschaften verantwortlich sein kann.
Der Begriff „pleiotroper Effekt“ bezeichnet eine oftmals unvorhergesehene Veränderung mehrerer Merkmale. So ist es möglich, dass in der in-
fertilen Population ein erhöhtes
Hintergrundsrisiko für genetische
Störungen vorhanden ist.
Um solche Faktoren als ursächlich für
bestimmte Erkrankungen zu erkennen, muss in Follow-up-Studien erst
einmal die Frequenz von Erkrankungen im Vergleich zur normalen Population ermittelt werden. Dabei ist die
Inzidenz einer Erkrankung sowie die
Stichprobengröße ausschlaggebend,
um eine Aussage darüber zu machen,
ob die Erkrankung im Gegensatz zum
Kontrollkollektiv signifikant häufiger
auftritt.
Welche Bedeutung haben
Fehler beim Imprinting?
In letzter Zeit wurde von Einzelfällen
berichtet, in denen ART-Kinder an
schwerwiegenden Behinderungen leiden, die auch durch Mutation oder
ein fehlerhaftes genomisches Imprinting ausgelöst werden können.
Genomisches Imprinting ist eine
funktionelle Differenz zwischen Allelen eines Gens, welche nicht in der
DNA-Sequenz begründet liegt, also
chromatindeterminiert ist. Imprinting oder „Gene Silencing“ beruht
u.a. auf Methylierung von Cytosin in
der DNA und Modifikation des Chromatins. Im engeren Sinne versteht
man unter (parentalem) Imprinting
das Phänomen, dass Chromosomen
mütterlicher und väterlicher Herkunft
funktionell ungleich sind. Diese ungleiche Prägung hält nur eine Generation und wird bei der Bildung neuer Keimzellen gelöscht, sie ist also
mitotisch völlig stabil, nicht aber in
der Meiose.
DIAGNOSTIK + THERAPIE
ten eine um den Faktor 1,4 erhöhte
Rate an neurologischen Auffälligkeiten, die aber auf den Zwillingsanteil
zurückgeführt werden konnte. Die Arbeit unterstützt die Hypothese, dass
in der IVF-Gruppe ein größeres
Hintergrundrisiko existiert, dass aber
die Technik der IVF nicht als primär
auslösender Faktor anzusehen ist. In
einer weiteren schwedischen Studie
wurden Daten von 1.139 ICSI-Kindern erhoben (30). Diese Kinder zeigten mit Ausnahme eines gehäuften
Auftretens von Hypospadie keine
Auffälligkeiten im Vergleich zu den
Kontrollen. Dass gehäuft Hypospadien zu finden waren, wurde von den
Autoren durch das Hintergrundrisiko
der subfertilen Väter begründet.
Das Imprinting ist bei Säugern zwar
intensiv untersucht worden, doch die
zugrunde liegenden molekulargenetischen Prozesse werden derzeit noch
ungenügend verstanden.
Berichte über mögliche Imprintingfehler während der Befruchtung und
präimplantatorischen Kultur früher
Embryonen sollten sehr ernst genommen werden, auch wenn es sich
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DIAGNOSTIK + THERAPIE
bei den kleinen Zahlen durchaus um
Zufälle handeln könnte.
Ist das Risiko für
Retinoblastome erhöht?
In den Niederlanden wurden fünf Fälle von Retinoblastomen bei IVF-Kindern gefunden (19). Das Retinoblastom, ein bösartiger Netzhauttumor,
tritt vor allem bei Kindern auf. Hervorgerufen wird diese Art des Augenkrebses durch eine Mutation des Retinoblastom-Gens auf dem Chromosom 13. Die Erkrankung bleibt oft lange ohne Symptome und bereitet erst
infolge des ständigen Wachstums des
Tumors Beschwerden. Kinder, die
durch IVF gezeugt wurden, haben
möglicherweise ein erhöhtes Risiko,
ein Retinoblastom zu bekommen. Erste Hinweise dazu kamen 2002 aus Israel. Anteby et al. (1) untersuchten
die Augen und die Sehfähigkeit von
47 nach IVF geborenen Kindern. Bei
12 (26 %) von ihnen diagnostizierten
sie eine „major ocular malformation“.
Ein Retinoblastom tritt in Europa bei
einem von 17.000 Kindern auf. In
den Niederlanden kommen jährlich
etwa 3.000 Kinder nach IVF zur Welt.
Unter ihnen fanden Ärzte binnen
15 Monaten fünf Kinder mit dieser
seltenen Krebsart. Basierend auf einem geschätzten Anteil von 1,5 %
IVF-Kindern in der Normalbevölkerung bedeutet dies, dass bei IVF-Kindern das Erkrankungsrisiko um das
Fünf- bis Siebenfache erhöht war.
Frühere Studien hatten keinen Zusammenhang zwischen IVF und erhöhtem Krebsrisiko ergeben.
Angesichts der Tatsache, dass vor
1995 keine derartigen Fälle bekannt
wurden, diskutieren die Autoren als
Auslösefaktoren sowohl neue Medikamente zur Stimulation als auch neue
ART-Methoden und Kulturbedingungen. Leider kann die Veröffentlichung
nicht klären, ob es sich angesichts der
kleinen Zahlen um ein Clustering handelt oder ob bei den betroffenen Kindern eine familiäre Belastung vorliegt.
Auch fehlen Angaben darüber, ob be-
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stehende Mutationen bei den Eltern
der betroffenen Kinder ausgeschlossen waren. So kann zusammenfassend
nicht gesagt werden, ob ein Zusammenhang zwischen ART-Techniken
und einer der möglichen genetischen
Ursachen des Retinoblastoms besteht.
Es ist immerhin bemerkenswert, dass
in einer großen schwedischen Untersuchung von 5.856 IVF-Kindern weder
ein Retinoblastom noch ein Anstieg
kindlicher Krebsfälle im Vergleich zu
den Kontrollen gefunden werden
konnte (2).
Angelman-Syndrom
nach Imprintingfehlern?
Weitere Berichte über schwere, sehr
seltene geistige und körperliche Behinderungen wie etwa das BeckwithWiedemann- (BWS) und das Angelman-Syndrom (AS) bei ART-Kindern
aus Großbritannien, den USA, Norwegen und Deutschland weisen auf
Imprintingfehler als ursächlichen
Faktor hin (5, 6, 16, 23). Obwohl alle
Veröffentlichungen mit der Problematik von kleinen Zahlen behaftet
sind, ist ein Kausalzusammenhang zu
den Techniken der Reproduktionsmedizin nicht absolut auszuschließen.
Neuerdings scheinen sich die Nachweise eines Zusammenhangs von ART
und BWS zu erhärten. In einer Studie von 37 BWS-Fällen aus dem australischen Geburtsregister wurde die
Prävalenz von BWS bei ART-Kindern
auf 1:4.000 anstatt 1:36.000 in der
Vergleichspopulation berechnet (9).
Das BWS oder „exomphalos-macroglossia-gigantism syndrome“ hat
eine Inzidenz von 0,72 auf 10.000
Geburten, tritt sporadisch auf und
hat einen autosomal dominanten
Erbgang mit inkompletter Penetration und variabler Expression.
Das AS ist eine neurogenetische Erkrankung mit einer Inzidenz von 1
auf 15.000 bis 20.000 Neugeborene;
die Symptome beziehen sich auf
geistige Retardierung, insbesondere
der Sprache, freundliche Disposition
mit grundlosem Lachen („happy puppet syndrome“) und Hyperaktivität.
Welche Bedeutung haben
die Kulturbedingungen?
Es gibt verschiedene molekulargenetische Ursachen, die zu diesem Syndrom mit Ausfall des funktionell aktiven, mütterlichen AS-Gens führen,
wie Deletion, Mutation oder Imprintingfehler, die dabei aber nur etwa
2 % ausmachen. Patienten mit solch
einem Fehler haben scheinbar ein
normales Chromosomenpaar 15 von
biparentaler Herkunft, wobei allerdings beide elterlichen Chromosomen
eine väterliche Prägung aufweisen.
Als mögliche Ursachen von Imprintingfehlern nach ICSI und IVF kämen
theoretisch die Effekte bei der Kultivierung des frühen Embryos in Frage.
Da die Methylierung des Chromosoms
15 während oder nach der Befruchtung auftritt, könnte ein suboptimaler Reifegrad der Eizelle ebenfalls die
Ursache von Methylierungsfehlern
sein (8). Manning et al. (17) untersuchten den DNA-Methylierungsstatus im Chromosom 15q11-q13 bei 92
ICSI-Kindern. Imprintingfehler in
dieser Region sind assoziiert mit
neurogenetischen Defekten wie dem
AS. Bei allen Kindern wurde ein normaler Methylierungsgrad gemessen.
Keines der Kinder wies einen neurogenetischen Defekt auf.
Die Zahl der Fälle in den Veröffentlichungen ist häufig zu klein, um eindeutig einen ursächlichen Faktor
nachzuweisen. Allen Studien gemeinsam ist das Problem
n der Überdiagnostizierung
(falsch positive Diagnose),
n der Unterdiagnostizierung
(falsch negative Diagnose)
durch zu kurze Follow-up-Zeit,
n der Auswahl des Vergleichskollektivs und
n des Studiendesigns.
So kann z.B. keine wissenschaftliche
Aussage gemacht werden, wenn ICSIKinder nur mit Kindern aus natürlicher Konzeption verglichen werden,
da die Vergleichsgruppe der IVF-Kin-
Ist eine verlängerte
Kulturdauer nachteilig?
Anders als in allen Fällen mit AS, bei
denen eine ICSI vorgenommen worden war, sind beim BWS Kinder betroffen, die sowohl nach ICSI als
auch nach IVF geboren wurden. Das
würde als mögliche Ursachen von Imprintingfehlern tatsächlich auf Effekte bei der Kultivierung des frühen
Embryos hinweisen. Bei allen veröffentlichten Fällen von ART-Kindern
mit BWS konnte, genauso wie bei den
Kindern mit einem AS, ein fehlerhaftes Imprinting des mütterlichen
Chromosoms nachgewiesen werden.
Interessant ist die Beobachtung,
dass eine höhere Inzidenz von Erkrankungen vor 1995 nicht vorlag.
Dies könnte bedeuten, dass der Einfluss einer In-vitro-Kultur über zwei
bis drei Tage nicht als Auslösefaktor
in Frage kommt, wohl aber die verlängerte Kulturdauer über fünf Tage
und der Einsatz sequentieller Medien,
wie sie seit Mitte der neunziger Jahre im Rahmen der Blastozystenkultur
üblich sind.
Erfahrungen aus der
Tierzucht können Hinweise
auf Probleme liefern
In Tierversuchen wurde deutlich,
dass eine IVF-Kultur epigenetische
Veränderungen im Bereich des Genomic Imprintings verursachen kann
(7).
Die In-vitro-Produktion von Haustierembryonen setzt sich im Wesentlichen aus drei methodischen Schritten zusammen: der In-vitro-Maturation (IVM), der In-vitro-Fertilisation
(IVF) und der In-vitro-Kultur. Die Kumulus-Oozyten-Komplexe für die IVM
werden in der Regel aus den Ovarfol-
likeln geschlachteter Tiere gewonnen.
Die IVM beträgt in geeigneten Medien
zwischen 18 und 27 Stunden. Die IVF
findet normalerweise auf einer Cokultur mit Feederlayern statt und
dauert durchschnittlich 20 Stunden.
Daran schließt sich die In-vitro-Kultur bis zum gewünschten Entwicklungsstadium an. Beim Rind ist dies
entweder das Stadium der kompaktierten Morula oder der Blastozyste
(Tag 7). Bei einer durchschnittlichen
Reifungsrate von 85–95 % und einer
Befruchtungsrate von 80–90 % erreichen etwa 25–40 % der Embryonen
das Transfer-Stadium (Blastozyste).
Da etwa die Hälfte aller Empfängertiere trächtig wird, ergibt sich eine
Geburtenrate von etwa 12–15 %.
In vitro produzierte Embryonen unterscheiden sich in vielen Parametern
von in vivo entstandenen Embryonen.
Es wurden Unterschiede in der Morphologie, der Entwicklungsgeschwindigkeit, der Gefriertauglichkeit, in
metabolischen Parametern sowie in
Genexpressionsmustern beschrieben.
In-vitro-Produktion von
Embryonen ist Standardverfahren in der Tierzucht
In der Schaf- und Rinderzucht ist die
In-vitro-Produktion von Embryonen
zu einem Standardverfahren geworden. In den letzten Jahren mehren
sich jedoch Meldungen über gehäufte Ablamm- sowie Abkalbeprobleme
sowie über das Large Offspring Syndrome (LOS), das bei etwa einem
Drittel aller geborenen Kälber auftritt. Die charakteristische Übergröße ist vergleichbar mit dem BWSSyndrom. Daneben treten pränatale
Verluste, Schwergeburten, verlängerte Tragezeiten, Atemprobleme sowie
eine erhöhte perinatale Mortalität
auf (40).
Da der Anteil übergroßer Nachkommen von 0 bis 100 % variieren kann,
ist es schwer, die Ursache für das LOS
zu nennen. Es könnte auf die Invitro-Kultur der Embryonen, einen
asynchronen Embryotransfer sowie
die Fütterung des Spender- bzw. Muttertieres mit hohen Konzentrationen
an Harnstoff zurückzuführen sein.
Hyttel et al. (11) untersuchten IVFEmbryonen vom Rind mit Hilfe der
FISH-Technik. Sie entdeckten in 72 %
aller untersuchte Blastozysten eine
Mixoploidie aus diploiden sowie
polyploiden Zellen. Bei In-vivo-Embryonen traten diese numerischen
Aberrationen nur in 25 % auf.
Andere Autoren fanden einen niedrigeren Prozentsatz an Mixoploidien.
So lag die Rate bei Viuff et al. (36)
bei Tag-5-IVF-Embryonen bei 42 %
im Gegensatz zu 25 % bei In-vivoEmbryonen. Der Prozentsatz polyploider Zellen war jedoch äußerst gering. So hatten 83 % der In-vitro-Embryonen weniger als 10 % polyploide Zellen (37). Reine Polyploidien
konnten sie lediglich bis zum Tag 4
(3 %) nachweisen. Das bedeutet,
dass die Weiterentwicklung solcher
Embryonen, im Gegensatz zu den Embryonen mit Mosaiken, offensichtlich
während des dritten Zellzyklus eingestellt wird. In einer späteren
Untersuchung von 256 In-vivo-Embryonen lag die Mosaik-Rate am Tag
5 bei 31 % (37). Reine Polyploidien
konnten zu diesem Zeitpunkt bei den
Kontrollen ebenfalls nicht mehr
nachgewiesen werden.
DIAGNOSTIK + THERAPIE
der fehlt. Die Annahme, dass ICSI gehäuft Fehlbildungen verursacht, ist
so nicht haltbar, da nicht geklärt
wurde, ob nicht auch eine IVF zu einer erhöhten Rate von Imprintingfehlern geführt hätte.
Bei IVF-Kälbern treten
vermehrt kongenitale
Störungen auf
Eine Studie, die den Gegebenheiten
der menschlichen IVF sicher am
nächsten kommt, haben van Wagtendonk-de Leeuw et al. (32) durchgeführt. Zur In-vitro-Fertilisation
nahmen sie nicht Eizellen aus Ovarien vom Schlachthof, sondern gewannen sie durch Follikelpunktion.
Nach IVF und einer In-vitro-Kultur
über 7 Tage auf einem Feederlayer
übertrugen sie 2.228 Embryonen.
Daraus resultierten 944 geborene
Kälber. Die Schwangerschaftsrate,
Tragezeit, perinatale Mortalität, Geburtsgewicht, Geburtsverlauf sowie
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DIAGNOSTIK + THERAPIE
die Rate an kongenitalen Missbildungen wurde verglichen mit einer
Kontrollgruppe von 2.787 nach Insemination (IUI) geborenen Kälbern.
Als wichtigste Ergebnisse sind zu nennen, dass die Rate an kongenitalen
Missbildungen mit 3,2 % signifikant
über der Rate der Kontrollgruppe lag
(0,7 %). Weiterhin lag das durchschnittliche Geburtsgewicht 10 %
unterhalb von dem der Kontrollgruppe. Diese Ergebnis verwundert, da offensichtlich das LOS hier nicht auftrat.
Die Tragezeit war um durchschnittlich
drei Tage verlängert und die perinatale Mortalität lag um 2,4 % höher. Die
Autoren kommen zu dem Schluss, dass
sich durch IVF gezeugte Kälber signifikant von denen nach IUI unterscheiden. Als interessant im Hinblick
auf die Ergebnisse im Deutschen IVFRegister (DIR) bleibt festzuhalten,
dass auch bei den Rindern die Rate an
männlichen Nachkommen nach IVF
signifikant erhöht ist (55,5 %; DIR =
52,1 %). In präimplantatorischen Rinderembryonen ist das Missverhältnis
mit 64 % männlicher Embryonen noch
größer (39).
Andere Autoren kommen zu ähnlichen Ergebnissen, obwohl eine verlängerte Tragezeit als auch ein niedrigeres Geburtsgewicht nicht bestätigt werden (22). Wohl bestätigt wird
aber eine signifikante Erhöhung der
Totgeburten sowie der perinatalen
Mortalität nach IVF.
Was ergab die Ursachenforschung in der Tierzucht?
Worin liegen die Ursachen der negativen Auswirkungen einer IVF beim
Rind? Als Erklärung bietet sich zunächst natürlich der Einfluss einer
In-vitro-Maturation (IVM) von Eizellen an, die normalerweise aus Ovarien vom Schlachthof gewonnen werden. Obwohl nach IVM die Befruchtungsrate durch IVF mit etwa 80 %
sehr gut ist, erreichen nur 30–40 %
der so entstandenen Zweizeller das
Blastozystenstadium (15). Dies kann
aber auch auf die Kulturbedingungen
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FRAUENARZT ■ 46 (2005) ■ Nr. 4
zurückzuführen sein. Schon allein die
An- bzw. Abwesenheit von Serumzusätzen im Kulturmedium hat einen
signifikanten Einfluss auf das Genexpressionsmuster (20).
Nach Wrenzycki et al. (39) zeigen im
Gegensatz zu in vivo gezeugten Blastozysten (IUI-Embryonen) männliche
sowie weibliche IVF-Blastozysten
eine erhöhte Produktion von X-Chromosomen-gebundenen Gen-Transkripten (G6PD, PGK, Xist). Das Vorkommen aller untersuchten Transkripte war bei weiblichen, in vitro gezeugten Embryonen signifikant höher
als bei männlichen Embryonen. In
den In-vivo-Kontrollembryonen war
dies nicht der Fall.
Die Autoren konstatieren, dass IVFEmbryonen keine normalen Gen-Expressionsmuster zeigen. Es muss also
davon ausgegangen werden, dass
hier Veränderungen im Expressionsmuster entwicklungsrelevanter Gene
während der frühen Embryonalstadien sowie Störungen im Imprintingstatus wichtiger Gene eine große Rolle spielen. Die Genexpressionsmuster werden im Wesentlichen
durch die Bedingungen der In-vitroKultur nach In-vitro-Reifung und
-Befruchtung beeinflusst.
Techniken haben sich in den letzten
zehn Jahren zum Teil grundlegend geändert. So sind die Auswirkungen neuer Stimulationsschemata, der Gebrauch sequenzieller Medien für eine
verlängerte Kulturdauer sowie der Einsatz von epidymalen und testikulären
Spermatozoen im Rahmen der ICSI
langfristig noch nicht untersucht.
Die Anwendungsbereiche der Reproduktionsmedizin wurden immer weiter ausgedehnt und auch bei Patienten angewendet, die von Natur aus
ein hohes Hintergrundrisiko zur Vererbung genetischer Aberrationen tragen. So liegt nach Auskunft des Statistischen Bundesamtes und des DIR
das väterliche Alter bei IVF/ICSI-Patienten um durchschnittlich drei Jahre über dem Alter aller Väter und der
Anteil Geburten bei älteren IVF/ICSIMüttern (>35 Jahre) hat sich von
10 % im Jahre 1990 auf 18 % im Jahre 2000 gesteigert.
Niemann et al. (21) beschreiben zusammenfassend, dass all die auftretenden Abnormalitäten und Aberrationen nichts anderes sind als eine
Stressantwort des Embryos auf ungenügende Kulturbedingungen.
Da eine infertile Population ein höheres Risiko hat, genetische Veränderungen durch IVF und ICSI auf ihre
Kindern zu übertragen, muss ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen
den Techniken der artifiziellen Reproduktion und dem Auftreten solcher Störungen zumindest angezweifelt werden. Wenn die Kulturdauer
des Embryos die Frequenz von Malformationen bzw. genetischen Störungen eindeutig beeinflussen würde, sollten dafür Indizien in der Follow-up-Studie von IVF oder ICSI Kindern erkennbar sein.
Der Einsatz der assistierten
Reproduktion muss kritisch
hinterfragt werden
Zentrales IVF-Register
erleichtert die weitere
Forschung
Diese Ergebnisse, d.h. die durch Reproduktionstechniken veränderten
Genexpressionsmuster bei Rinderembryonen, sollten dazu führen, dass
der Einsatz der assistierten Reproduktion in der Humanmedizin kritisch hinterfragt wird.
Fast alle IVF-Gruppen aus allen Bundesländern liefern jährlich prospektiv
erfasste, anonymisierte Daten der
IVF- und ICSI-Behandlungen an das
zentrale Register, angesiedelt bei der
Bundesgeschäftsstelle bei der Ärztekammer in Bad Segeberg (SchleswigHolstein). Die Datenerfassung ist erfreulich umfassend, weshalb die Kulturdauer der Embryonen bei einer Be-
Die in der Humanmedizin eingesetzten reproduktionsmedizinischen
Mit der freundlichen Hilfe von Serono Deutschland (Norbert van Rooy)
wurden die Daten mit Bezug auf Malformationen in einer Gruppe von
19.477 IVF- und 23.870 ICSI-Kindern
mit bekanntem Follow-up (Bias) als
Grundlage der Auswertung genommen (s. Tab. 1). Daraus kann eine
vorläufige Entwarnung hinsichtlich
des Einflusses der Kulturdauer auf die
Malformationsrate abgeleitet werden.
Allerdings ist die Prozentzahl der
Kinder, entstanden nach einer Kulturdauer von >3 Tagen (3.360 auf
43.347), mit 7,75 % relativ gering.
Anzeichen für einen Trend gibt es
nach den in Tabelle 1 dargestellten
Ergebnissen nicht. Die Nullhypothese kann zum Signifikanzniveau 0,05
nicht verworfen werden. Die Kulturdauer scheint somit keinen Einfluss
auf die Malformation zu haben. Insgesamt ist das Ereignis „Malformation“ relativ selten. Man benötigt
also sehr viele Daten, um überhaupt
Aussagen über Trends/Unterschiede
machen zu können. Die Gruppen sind
relativ groß, könnten aber immer
noch zu klein sein, um Unterschiede
bei den zu erwartenden geringen Anteilen nachzuweisen. Um beispielsweise auf einem Signifikanzniveau
von 0,05 und bei einer Power von 0,8
nachzuweisen, dass sich zwei Gruppen mit einem Anteil von 2 % und
3 % signifikant unterscheiden, benötigt man in jeder Gruppe 4.023 Beobachtungen.
Das Ergebnis der logistischen Regression bezüglich der Wahrscheinlichkeit für Malformation bei IVF oder
ICSI ergab, dass innerhalb der ICSIGruppe die Chance auf Malformation
signifikant größer ist als in der IVFGruppe (OR=1,28, p<0,001).
Im Hinblick auf die Ergebnisse bei der
IVF landwirtschaftlicher Nutztiere ist
für die Humanmedizin zu fordern, dass
mehr Forschung am Tiermodell durchgeführt wird. Hier bieten sich besonders Untersuchungen am nicht-
menschlichen Primaten an, die auch
in Deutschland mit seinem strengen
Embryonenschutzgesetz möglich sind.
Die Reproduktionsmedizin hat sich in
den letzten 24 Jahren zur klinischen
Routine bei der Behandlung kinderloser Paare entwickelt. Die Zahl der
nach IVF oder ICSI geborenen Kinder
lässt sich weltweit nicht mehr zählen. Wegen des großen Zuspruchs von
Seiten der Patienten muss alles
unternommen werden, um in jeder
Hinsicht das Risiko für die Patienten
und die geborenen Kinder so gering
wie möglich zu halten. Deshalb sind
neben einer intensiven Grundlagenforschung prospektive Follow-upStudien unverzichtbar. Dies wird unisono auch von den Reproduktionsmedizinern verlangt, die selber große Kohortenstudien ausgewertet
haben (29). Gerade auf Grund der Bedeutung der Kinderwunschbehandlung nicht nur für das individuelle
Paar, sondern auch für sozioökonomische Belange des Staates müssen
beide Komplexe finanziell vom Staat
gefördert werden.
DIAGNOSTIK + THERAPIE
handlung sich direkt aus den basalen
Daten ableiten lässt. Viele dieser Daten stammen aus der umfassenderen
RecDate-Datensammlung, Eigentum
von Serono Deutschland, die den IVFGruppen unentgeltlich zur Verfügung
gestellt wurde und als elektronische
Karteikarte für die Patienendatenverwaltung eingesetzt wird. Im Gegenzug überlassen viele IVF-Gruppen,
selbstverständlich anonymisiert, Daten der durchgeführten ART-Zyklen an
Serono Deutschland und treten damit
die Nutzung an die Firma Serono ab.
Obwohl eine Stichprobe aus dem IVFRegister ausschließlich eine deskriptive Statistik erlaubt und dadurch die
wissenschaftliche Aussage einer randomisierten Studie nicht ebenbürtig
ist, könnten die Erkenntnisse aus diesen Daten wenigstens Anlass zu weiteren Forschungen sein.
Hinweise für die Praxis
n Bei der Aufklärung vor IVF/ICSI
sollte das Paar über die noch bestehenden Unklarheiten bezüglich Kurz- und Langzeiteffekten
auf die Nachkommen informiert
werden.
Kulturdauer und Malformationsrate
Kulturdauer
Tage
Kinder
n
IVF
Malformationen
n
%
1
2
3
4
5
6
Total
50
10.312
7.564
641
873
37
19.477
0
221
173
16
15
0
425
,0
2,14
2,29
2,50
1,72
,0
2,18
Kinder
n
ICSI
Malformationen
n
%
59
13.519
8.483
827
939
43
23.870
2
401
212
32
25
0
672
3,39
2,97
2,5
3,87
2,66
,0
2,81
Tab. 1: Ergebnisse einer Untersuchung zum Einfluss der Kulturdauer auf die Malformationsrate bei IVF- und ICSI-Kindern. Der Trendtest ergab
für IVF einen p-Wert von 0,886, für ICSI von 0,332 (gesamt: 0,329). Damit besteht weder in der ICSI- noch in der IVF-Gruppe ein Trend
hinsichtlich der Malformationsrate und Kulturdauer.
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DIAGNOSTIK + THERAPIE
n Kinder, die nach ART geboren werden, müssen einer besonderen,
standardisierten pädiatrischen
Untersuchung unterzogen werden.
n Ein umfassendes Qualitätsmanagement-System muss für reproduktionsmedizinische Einrichtungen
gelten, wobei sowohl eine exakte
Dokumentation der Medikation als
auch der Laborarbeit gewährleistet
sein sollte. Eine Speicherung dieser Daten über mehr als zehn Jahre ist obligatorisch.
n Eine Verbindung der Daten aus
dem Deutschen IVF-Register zu
den Daten der Perinatal- und
Neonatalerhebung ist sinnvoll
und soll vorgenommen werden.
n Ausreichend staatliche Mittel
sollten für eine Pflichtdokumentation und für Langzeit-Followup-Studien zur Verfügung stehen.
Für die Statististik danken die Autoren Hiltrud Niggemann (Dipl. Statistikerin, www.p-wert.de). Außerdem
danken wir Serono Deutschland für
die Auswertung und das Zur-Verfügung-Stellen der RecDate-Daten.
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Für die Autoren
Dr. med.
Michael C. W. Scholtes
Zentrum für Reproduktionsmedizin
Frauenärztliche
Gemeinschaftspraxis
Völkinger Straße 4
D- 40219 Düsseldorf
Tel. +49 211 90197-0
E-Mail [email protected]