Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass menschliche Eizellen durch die Drosselung des inneren Kreislaufsystems jahrzehntelang lebensfähig bleiben können. Wissenschaftler untersuchten mehr als 100 frisch gespendete Eizellen und fanden heraus, dass die Verlangsamung des Proteinabbaus dazu beiträgt, schädliche Nebenprodukte zu reduzieren, die die DNA schädigen können. Außerdem werden Eier vor dem Eisprung einem letzten „Frühjahrsputz“ unterzogen, bei dem Abfallprodukte entfernt und Schlüsselkomponenten neu angeordnet werden, um die Qualität aufrechtzuerhalten.

Menschliche Eizellen gehören zu den langlebigsten Zellen im Körper und bleiben oft jahrzehntelang inaktiv, bevor sie zum Einsatz kommen. Eine neue im European Journal of Molecular Biology veröffentlichte Studie zeigt, dass diese Zellen mit zunehmender Reife die Aktivität ihrer internen Abfallentsorgungsmechanismen aktiv reduzieren. Diese Verlangsamung scheint eine evolutionäre Anpassung zu sein, die darauf abzielt, den Stoffwechsel über lange Zeiträume niedrig zu halten und Zellschäden zu minimieren.

„Durch die Betrachtung von mehr als hundert frisch gespendeten Eizellen, dem größten Datensatz seiner Art, haben wir eine überraschend minimalistische Strategie entdeckt, die Zellen dabei hilft, ihren makellosen Zustand über viele Jahre hinweg aufrechtzuerhalten“, sagte Dr. Elvan Böke, korrespondierender Autor der Studie und Gruppenleiter am Center for Genomic Regulation (CRG) in Barcelona.

Frauen werden mit ein bis zwei Millionen unreifen Eizellen geboren, und in den Wechseljahren sinkt die Zahl allmählich auf einige Hundert. Jedes Ei muss bis zu 50 Jahre lang in gutem Zustand bleiben, bevor es an der Fortpflanzung teilnehmen kann. Diese Studie zeigt, wie diese Zellen ihre Integrität so lange aufrechterhalten können.

In jeder Zelle ist das Proteinrecycling eine wichtige „Haushaltsaufgabe“. Lysosomen und Proteasomen übernehmen die Aufgabe, alte oder beschädigte Proteine ​​abzubauen. Dieser Prozess verbraucht jedoch Energie und erzeugt reaktive Sauerstoffspezies (ROS), schädliche Moleküle, die DNA und Zellmembranen schädigen können. Die Forscher haben die ROS in dieser Studie nicht direkt gemessen, schlagen aber vor, dass Eier durch eine Verlangsamung der Geschwindigkeit, mit der Proteine ​​zirkulieren, die ROS-Produktion begrenzen und dennoch angemessene grundlegende lebenserhaltende Aktivitäten ermöglichen können.

Dieses Ergebnis steht im Einklang mit früheren Forschungsergebnissen des Teams aus dem Jahr 2022, in denen festgestellt wurde, dass menschliche Eizellen absichtlich eine wichtige Stoffwechselreaktion umgehen, um die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) weiter zu reduzieren. Zusammengenommen zeigen die beiden Studien, dass Eier verschiedene Strategien anwenden, um die Stoffwechselaktivität zu reduzieren und sich so lange wie möglich vor Schäden zu schützen.

Unreife menschliche Eizellen wurden fixiert und mit intrazellulären Organellenmarkern immunmarkiert. Mitochondrien sind in Orange, das endoplasmatische Retikulum in Lavendel und das Aktin-Zytoskelett in Grün dargestellt. DNA ist in Hellblau dargestellt. Bildnachweis: Gabriele Zaffagnini/Center for Gene Regulation

Die Entdeckung wurde gemacht, nachdem die Fruchtbarkeitsklinik Dexeus Mujer in Barcelona mehr als 100 Eizellen von 21 gesunden Spenderinnen im Alter von 19 bis 34 Jahren gesammelt hatte, von denen 70 zur Befruchtung bereit waren und 30 unreife Eizellen waren. Mithilfe von Fluoreszenzsonden verfolgten sie die Aktivität von Lysosomen, Proteasomen und Mitochondrien in lebenden Zellen. Die Messwerte für alle drei Aktivitäten waren etwa 50 % niedriger als in den Stützzellen, die das Ei selbst umgeben, und die Messwerte sanken mit zunehmender Zellreife weiter.

Live-Bildgebung zeigt, dass die Eizelle in den letzten Stunden vor dem Eisprung Lysosomen in die umgebende Flüssigkeit ausstößt. Gleichzeitig wandern Mitochondrien und Proteasome an den äußeren Rand der Zelle. „Dies ist eine Art ‚Frühjahrsputz‘, von dem wir nicht wussten, dass menschliche Eier ihn leisten können“, sagte Hauptautorin Dr. Gabriele Zaffanini.

Die Studie ist die bislang größte zur Gewinnung gesunder menschlicher Eizellen direkt von Frauen. Bisher basieren die meisten Laborstudien auf künstlich gereiften Eizellen in Petrischalen. Allerdings verhalten sich solche in vitro gereiften Eizellen häufig abnormal und können zu schlechten IVF-Ergebnissen führen.

Die Forschung könnte zu neuen Strategien führen, um die Erfolgsquote der Millionen von In-vitro-Fertilisationsverfahren (IVF) zu verbessern, die jedes Jahr weltweit durchgeführt werden. „Unfruchtbaren Patientinnen wird häufig die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln zur Verbesserung des Eizellstoffwechsels empfohlen, aber es gibt derzeit keine Hinweise darauf, dass diese Nahrungsergänzungsmittel einen Nutzen für den Schwangerschaftsverlauf haben“, sagt Dr. Böke.

Sie fügte hinzu: „Durch die Untersuchung frisch gespendeter Eizellen haben wir Hinweise darauf gefunden, dass der umgekehrte Ansatz, nämlich die Aufrechterhaltung des natürlichen, ruhigen Stoffwechsels der Eizelle, ein besserer Weg zur Erhaltung der Eizellenqualität sein könnte.“

Das Team plant nun, Eizellen von älteren Spendern und fehlgeschlagenen IVF-Zyklen zu untersuchen, um herauszufinden, ob die Grenzen der Aktivität der zellulären Abfallentsorgungseinheit nach Alter oder Krankheit aufgeschlüsselt sind.

Zusammengestellt von /scitechdaily