Nachrichten | Studie zeigt: Eizellen verlangsamen gezielt ihren Stoffwechsel, um jahrzehntelang gesund zu bleiben
Menschliche Eizellen können jahrzehntelang inaktiv im Körper verbleiben, bevor sie aktiviert werden, um eine Schwangerschaft zu ermöglichen. Eine im EMBO Journal veröffentlichte Studie ergab, dass Eizellen bei ihrer Reifung ihre intrazellulären Systeme zur Abfallbeseitigung gezielt verlangsamen, den Stoffwechsel herunterfahren und Schäden minimieren. Die Ergebnisse zeigen eine einzigartige minimalistische Überlebensstrategie, die Eizellen hilft, langfristig gesund zu bleiben.
„Durch die Analyse von mehr als 100 frisch gespendeten menschlichen Eizellen haben wir eine unerwartete minimalistische Strategie entdeckt, die entscheidend dazu beitragen könnte, ihre Integrität über Jahrzehnte zu bewahren“, sagte die korrespondierende Autorin Elvan Böke, PhD, Gruppenleiterin am Centre for Genomic Regulation (CRG) in Barcelona.
Frauen werden mit etwa 1 bis 2 Millionen unreifen Oozyten geboren. Diese Zahl nimmt mit zunehmendem Alter ab, bis in der Menopause nur noch wenige Hundert übrig sind. Über diese Jahrzehnte muss jede Eizelle metabolischen Verschleiß vermeiden, damit sie bei Bedarf eine Schwangerschaft ermöglichen kann.
Das Team stellte fest, dass Lysosomen und Proteasomen, die Proteine abbauen und recyceln, die wichtigsten Reinigungswerkzeuge der Zelle sind. Jeder Proteinabbau benötigt jedoch Energie und kann schädliche reaktive Sauerstoffspezies (ROS) erzeugen, die DNA und Zellmembranen schädigen können. Die Forschenden vermuten, dass Eizellen diesen Prozess bremsen, um den Abbau auf einem niedrigen Niveau zu halten und so die ROS-Produktion zu minimieren, während ausreichend routinemäßige Reinigung für das Überleben erhalten bleibt.
Diese Annahme steht im Einklang mit einer 2022 Studie von Bökes Team, die ergab, dass menschliche Oozyten gezielt einen grundlegenden Stoffwechselschritt umgehen, um die ROS-Bildung zu verringern. Zusammengenommen zeigen die Studien, dass menschliche Eizellen auf mehreren Ebenen langsamer werden, um über lange Zeiträume in einem Zustand mit geringer Schädigung zu bleiben.
Für die Studie wurden mehr als 100 Eizellen von 21 gesunden Spenderinnen im Alter von 19–34 untersucht, darunter 70 reife, befruchtungsfähige Eizellen und 30 unreife Oozyten. Mithilfe fluoreszierender Sonden verfolgte das Team die Aktivität von Lysosomen, Proteasomen und Mitochondrien in Echtzeit. Sie lag bei etwa der Hälfte der Aktivität der umliegenden Unterstützungszellen und nahm mit zunehmender Reifung der Eizellen weiter ab.
Noch überraschender zeigte die Echtzeitbildgebung, dass Eizellen in den letzten Stunden vor dem Eisprung einige Lysosomen in die extrazelluläre Flüssigkeit abgaben und Mitochondrien sowie Proteasomen an den Zellrand verlagerten. „Dies ist eine umfassende zelluläre Reinigung, die zuvor noch nie in menschlichen Eizellen beobachtet wurde“, erklärte der Erstautor Gabriele Zaffagnini, PhD.
Dies ist bislang die größte Lebendzellstudie zu gesunden menschlichen Eizellen. Die meisten früheren Experimente stützten sich auf Eizellen, die künstlich in vitro kultiviert wurden, sich häufig abnormal verhalten und mit niedrigeren Erfolgsraten der In-vitro-Fertilisation (IVF) verbunden sind.
Die Forschenden glauben, dass die Ergebnisse neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Behandlungsergebnisse bei Millionen von IVF-Zyklen weltweit eröffnen könnten. Dr. Böke sagte: „Kinderwunschpatientinnen wird häufig empfohlen, Nahrungsergänzungsmittel einzunehmen, um den Stoffwechsel der Eizellen zu verbessern. Die Belege dafür, dass diese Ansätze die Schwangerschaftsraten verbessern, sind jedoch begrenzt. Unsere Studie deutet darauf hin, dass die Bewahrung des von Natur aus niedrigen Stoffwechselzustands der Eizelle hilfreicher sein könnte, um ihre Qualität zu erhalten.“
Als Nächstes will das Team Eizellen älterer Spenderinnen und aus erfolglosen IVF-Zyklen untersuchen, um festzustellen, ob der minimalistische Stoffwechsel der Eizelle durch Alter oder Krankheit beeinträchtigt wird.
Nachrichten | Studie zeigt: Eizellen verlangsamen ihren Stoffwechsel gezielt, um jahrzehntelang gesund zu bleiben
Nachrichten | Studie zeigt: Eizellen verlangsamen gezielt ihren Stoffwechsel, um jahrzehntelang gesund zu bleiben
Menschliche Eizellen können jahrzehntelang inaktiv im Körper verbleiben, bevor sie aktiviert werden, um eine Schwangerschaft zu ermöglichen. Eine im EMBO Journal veröffentlichte Studie ergab, dass Eizellen bei ihrer Reifung ihre intrazellulären Systeme zur Abfallbeseitigung gezielt verlangsamen, den Stoffwechsel herunterfahren und Schäden minimieren. Die Ergebnisse zeigen eine einzigartige minimalistische Überlebensstrategie, die Eizellen hilft, langfristig gesund zu bleiben.
„Durch die Analyse von mehr als 100 frisch gespendeten menschlichen Eizellen haben wir eine unerwartete minimalistische Strategie entdeckt, die entscheidend dazu beitragen könnte, ihre Integrität über Jahrzehnte zu bewahren“, sagte die korrespondierende Autorin Elvan Böke, PhD, Gruppenleiterin am Centre for Genomic Regulation (CRG) in Barcelona.
Frauen werden mit etwa 1 bis 2 Millionen unreifen Oozyten geboren. Diese Zahl nimmt mit zunehmendem Alter ab, bis in der Menopause nur noch wenige Hundert übrig sind. Über diese Jahrzehnte muss jede Eizelle metabolischen Verschleiß vermeiden, damit sie bei Bedarf eine Schwangerschaft ermöglichen kann.
Das Team stellte fest, dass Lysosomen und Proteasomen, die Proteine abbauen und recyceln, die wichtigsten Reinigungswerkzeuge der Zelle sind. Jeder Proteinabbau benötigt jedoch Energie und kann schädliche reaktive Sauerstoffspezies (ROS) erzeugen, die DNA und Zellmembranen schädigen können. Die Forschenden vermuten, dass Eizellen diesen Prozess bremsen, um den Abbau auf einem niedrigen Niveau zu halten und so die ROS-Produktion zu minimieren, während ausreichend routinemäßige Reinigung für das Überleben erhalten bleibt.
Diese Annahme steht im Einklang mit einer 2022 Studie von Bökes Team, die ergab, dass menschliche Oozyten gezielt einen grundlegenden Stoffwechselschritt umgehen, um die ROS-Bildung zu verringern. Zusammengenommen zeigen die Studien, dass menschliche Eizellen auf mehreren Ebenen langsamer werden, um über lange Zeiträume in einem Zustand mit geringer Schädigung zu bleiben.
Für die Studie wurden mehr als 100 Eizellen von 21 gesunden Spenderinnen im Alter von 19–34 untersucht, darunter 70 reife, befruchtungsfähige Eizellen und 30 unreife Oozyten. Mithilfe fluoreszierender Sonden verfolgte das Team die Aktivität von Lysosomen, Proteasomen und Mitochondrien in Echtzeit. Sie lag bei etwa der Hälfte der Aktivität der umliegenden Unterstützungszellen und nahm mit zunehmender Reifung der Eizellen weiter ab.
Noch überraschender zeigte die Echtzeitbildgebung, dass Eizellen in den letzten Stunden vor dem Eisprung einige Lysosomen in die extrazelluläre Flüssigkeit abgaben und Mitochondrien sowie Proteasomen an den Zellrand verlagerten. „Dies ist eine umfassende zelluläre Reinigung, die zuvor noch nie in menschlichen Eizellen beobachtet wurde“, erklärte der Erstautor Gabriele Zaffagnini, PhD.
Dies ist bislang die größte Lebendzellstudie zu gesunden menschlichen Eizellen. Die meisten früheren Experimente stützten sich auf Eizellen, die künstlich in vitro kultiviert wurden, sich häufig abnormal verhalten und mit niedrigeren Erfolgsraten der In-vitro-Fertilisation (IVF) verbunden sind.
Die Forschenden glauben, dass die Ergebnisse neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Behandlungsergebnisse bei Millionen von IVF-Zyklen weltweit eröffnen könnten. Dr. Böke sagte: „Kinderwunschpatientinnen wird häufig empfohlen, Nahrungsergänzungsmittel einzunehmen, um den Stoffwechsel der Eizellen zu verbessern. Die Belege dafür, dass diese Ansätze die Schwangerschaftsraten verbessern, sind jedoch begrenzt. Unsere Studie deutet darauf hin, dass die Bewahrung des von Natur aus niedrigen Stoffwechselzustands der Eizelle hilfreicher sein könnte, um ihre Qualität zu erhalten.“
Als Nächstes will das Team Eizellen älterer Spenderinnen und aus erfolglosen IVF-Zyklen untersuchen, um festzustellen, ob der minimalistische Stoffwechsel der Eizelle durch Alter oder Krankheit beeinträchtigt wird.
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