The Importance of Sperm Motility for the Fertilization of Human Oocytes in vivo and in vitro

Summary:  Motility behaviour of spermatozoa in 289 ejaculates was investigated by laser-Doppler-spectroscopy in the andrology-laboratory of the University Hospital for Gynecology and Obstetrics, Graz/Austria. Conventional spermiograms, performed on the same ejaculates, permitted comparisons between estimated motility and laser-measurements, comprising the following parameters: Total sperm motility, mean sperm velocity, percentages of progressive motile spermatozoa and mean progressive velocity. In order to elucidate the importance of sperm motility for the fertilization of oocytes in vivo and in vitro, ejaculates of six different groups of patients were evaluated. In vivo: 173 patients from the andrologic outpatient service (group A); 38 patients from the an-drologic outpatient service, whose wifes became pregnant (group B) and 20 donors with recently proved fertility (group C). In vitro: 8 patients, whose ejaculates failed to fertilize the oocytes (group D); 39 patients with successful fertilization (group E) and 12 patients with ongoing, clinical pregnancy of their wifes after ivF (group F). In addition, motility behaviour was assessed in native ejaculates 24 hours after ejaculation, as well as changes in sperm motility after capacitation. Statistical evaluations of group comparisons revealed a good correlation between estimated results and laser measurements. Mean sperm velocity and progressive sperm motility are the most selective parameters within the groups. Subdivision into four spermogram diagnoses revealed the most distinctive group differences in oligozoospermic ejaculates. Besides motility, morphology is of importance in vivo as well as in vitro. Based on the results of measurements obtained in the different groups, the following guidelines for standard values in laser-Doppler-spectroscopy are proposed: Total sperm motility > 53%; mean sperm velocity > 42 μm/sec; progressive sperm motility > 34% and mean progressive velocity > 68 μm/sec. If these values are not reached, medical treatment is recommended. Zusammenfassung:  Das Motilitatsverhalten der Spermatozoen in 289 Ejakulaten wurde im andrologischen Labor der geburtshilflich-gynakologischen Universitatsklinik, Graz, mittels Laser-Doppler-Spektroskopie analysiert. Die gleichzeitig durchgefuhrten konven-tionellen Spermiogramme erlaubten einen Yergleich zwischen Motilitatsschatzungen und Laser-DoppIer-MeBwerten. Dabei wurden folgende Parameter erfast: Prozentsatz motiler Spermatozoen, mittlere Gesamtgeschwindigkeit, Prozentsatz progressiv motiler Spermato-zoen und die mittlere Progressivgeschwindigkeit der Samenfaden. Um die Bedeutung der Spermatozoenmotilitat fur die Fertilisation in vivo und in vitro zu erfassen, wurden die Ejakulate 6 verschiedener Kollektive untersucht. In vivo: 173 Pa-tienten aus der andrologischen Ambulanz (Gruppe A); 38 Patienten aus der andrologi-schen Ambulanz mit Schwangerschaft bei der Ehefrau (Gruppe B); 20 Probanden mit nachgewiesener, aktuell bestatigter Fertilitat (Gruppe C). In vitro: 8 Patienten ohne Fertilisierung der Oozyten (Gruppe D); 39 Patienten mit er-folgreicher Fertilisierung (Gruppe E) und 12 Patienten, deren Frauen nach In-vitro-Fertili-sation eine intakte klinische Schwangerschaft aufwiesen (Gruppe F). Zusatzlich wurde das Motilitatsverhalten im nativen Ejakulat 24 Stunden post ejaculationem sowie die AInde-rungen der Spermatozoenmotilitat nach der Kapazitation untersucht. Die statistische Auswertung der Gruppenvergleiche ergab eine gute Korrelation zwischen Schatzwerten und Laser-Messungen. Die mittlere Gesamtgeschwindigkeit und die Progres-sivmotilitat erwiesen sich als die Parameter mit der grositen Trennscharfe innerhalb der Gruppen. Aufgeschlusselt nach Diagnosen ergaben sich die wichtigsten Gruppenunter-schiede bei der Oligozoospermie. In vivo und in vitro spielt neben der Motilitat auch die morphologische Spermaqualitat eine wesentliche Rolle. Auf Grund der Mesergebnisse der einzelnen Gruppen werden folgende Richtwerte fur die Laser-Doppler-Spektroskopie vorgeschlagen, deren Unterschreitung eine medikamen-tose Therapie erforderlich macht: GesamI motilitat > 539/o; mittlere Gesamtgeschwindigkeit > 42 μm/sec; Progressivmotilitat > 34%; mittlere Progressivgeschwindigkeit > 68 μm/sec.