Was tun, wenn’s mit der Befruchtung nicht klappt? US-Forscher schlagen Zink als neue Geheimwaffe gegen schlappe Spermien vor. Warum auch die Parkinson-Forschung davon profitieren könnte, erfahrt ihr hier.
Wissenschaftler beschäftigen sich schon lange mit der Funktion männlicher Spermien und warum sie manchmal weibliche Eizellen nicht befruchten können. Das ist sowohl in der Nutztierhaltung für Viehzüchter relevant, als auch für die Humanmedizin, wenn es um Paare geht, die mit Unfruchtbarkeit zu kämpfen haben.
Im Rahmen einer Studie der Universität von Missouri (MU) fanden Forscher heraus, dass Zink-Ionen eine entscheidende Rolle bei der Kapazitätsbildung der Spermien spielen, d. h. bei einer Reihe von Veränderungen, die die Spermien im weiblichen Fortpflanzungstrakt durchlaufen, um eine Eizelle zu befruchten.
Michal Zigo, Forscher am College of Agriculture, Food and Natural Resources (CAFNR) der MU, untersuchte mit seinen Kollegen im Labor von Prof. Sutovsky (Abteilung für Geburtshilfe, Gynäkologie und Frauengesundheit der School of Medicine der MU) mit Zink interagierende Proteine bei Schweinespermien.
„Wir fanden heraus, dass es fast 1.800 Proteine in den Spermien gab, die mit Zink-Ionen interagierten. Daraus leiteten wir ab, dass Zink als Hauptregulator verschiedener Prozesse innerhalb der Spermien dienen muss, um die Erkennung und Bindung der männlichen und weiblichen Keimzellen zu erleichtern und die Befruchtung zu ermöglichen“, erklärt Zigo.
Zink scheint Spermien in einem nicht-kapazitierten Zustand zu halten, in dem sie eine weibliche Eizelle nicht befruchten können. Wenn jedoch das Zink aus den Spermien während des Vorgangs einer künstlichen Befruchtung vorzeitig freigesetzt wird, ‚brennen‘ die Spermien durch und sterben ab, bevor sie die Eizelle erreichen.
Laut Sutovsky kann die Analyse des Zinkgehalts in den Spermien von Ebern den Züchtern helfen, fundiertere Entscheidungen darüber zu treffen, welche männlichen Tiere als Spender für die künstliche Besamung am besten geeignet sind. „Durch die Analyse der regulatorischen Rolle, die Zink in den Spermien spielt, können wir möglicherweise Hinweise auf das kurze Zeitfenster erhalten, in dem die Spermien die besten Chancen auf eine erfolgreiche Befruchtung haben“, so Zigo.
„Alles, was wir tun können, um dieses kurze Zeitfenster, in dem Spermien weibliche Eizellen erfolgreich befruchten können, zu verlängern, kann sich positiv auf das Fruchtbarkeitsmanagement bei Tieren und möglicherweise auch auf die Therapie der menschlichen Unfruchtbarkeit auswirken.“
Zink ist ein lebenswichtiger Nährstoff für den menschlichen Körper, da Zinkmangel zu Unterernährung und Entwicklungsstörungen führen kann. Zu viel Zink kann jedoch auch zu Vergiftungen führen.
„Diese Forschung kann uns helfen, besser zu verstehen, wie sich Zinkmangel auf die Unfruchtbarkeit bei Männern auswirkt“, so Sutovsky. „Bei der künstlichen Besamung von Nutztieren wird die Samenflüssigkeit in der Regel vorher verdünnt. Unsere Forschung zeigt, dass eine vorzeitige Verdünnung eine frühzeitige Kapazitation auslösen kann, was dazu führt, dass die Spermien absterben. Indem wir dem Sperma wieder flüssiges Zink zuführen, können wir die Vorbereitung des Spermas für die künstliche Befruchtung optimieren und die Fruchtbarkeit verbessern.“
Neben einem besseren Verständnis der Rolle, die Zink als Schlüsselregulator für die Spermienfunktion spielt, fanden die Forscher auch heraus, dass dieselben Proteine, die an biologischen Wegen beteiligt sind, die mit neurodegenerativen Krankheiten wie Chorea Huntington und Parkinson in Verbindung stehen, auch in den Spermien vorhanden sind.
„Die Entdeckung dieser unerwarteten Ähnlichkeit zwischen dem Gehirn und dem Fortpflanzungssystem war überraschend. Indem wir diese Grundlagen geschaffen haben, können Forscher diese Mechanismen in Zukunft weiter untersuchen“, so Zigo.
Die Autoren suggerieren, dass Spermien in Zukunft als nicht-traditionelles Modell für die Untersuchung und Behandlung neurodegenerativer Krankheiten herangezogen werden könnten.
Der Beitrag basiert auf einer Pressemitteilung der University of Missouri. Die Originalpublikation findet ihr hier und im Text verlinkt.
Bildquelle: José, unsplash