Eine bahnbrechende Studie des Centre for Genomic Regulation (CRG) in Barcelona hat aufgedeckt, dass menschliche Eizellen gezielt die Aktivität ihrer internen Abfallbeseitigungssysteme verlangsamen, bevor sie reifen. Diese Strategie ermöglicht es den Zellen, einen niedrigen Stoffwechsel aufrechtzuerhalten, Schäden zu minimieren und über Jahrzehnte hinweg in einem Ruhezustand zu verharren, bis sie für eine Schwangerschaft benötigt werden.
Frauen kommen mit einem Vorrat von ein bis zwei Millionen unreifer Eizellen zur Welt, der sich bis zur Menopause auf wenige Hundert reduziert. Jede einzelne Eizelle muss über einen Zeitraum von bis zu fünf Jahrzehnten Verschleißerscheinungen widerstehen, bevor sie eine Schwangerschaft unterstützen kann. Die Proteinrecycling ist für die Zellwartung unerlässlich, wobei Lysosomen und Proteasomen die Hauptakteure bei der Abfallentsorgung sind. Allerdings verbraucht jeder Abbau von Proteinen Energie und kann reaktive Sauerstoffspezies (ROS) erzeugen, die wiederum DNA und Zellmembranen schädigen können. Die Forscher des CRG vermuteten daher, dass die Verlangsamung des Recyclings die ROS-Produktion minimiert, während gleichzeitig die notwendige Wartung für das Überleben der Zelle gewährleistet wird.
In der umfassenden Analyse wurden über 100 Eizellen von 21 gesunden Spenderinnen im Alter von 19 bis 34 Jahren untersucht. Davon waren 70 Eizellen zur Befruchtung bereit und 30 noch unreife Oozyten. Mittels Fluoreszenzsonden wurde die Aktivität von Lysosomen, Proteasomen und Mitochondrien in lebenden Zellen verfolgt. Alle drei Werte lagen etwa 50 % niedriger als bei den umgebenden Stützzellen der Eizellen und sanken mit fortschreitender Reifung weiter ab. Die Live-Bildgebung zeigte, wie die Eizellen in den letzten Stunden vor dem Eisprung Lysosomen in die umgebende Flüssigkeit ausstießen. Gleichzeitig wanderten Mitochondrien und Proteasomen zum äußeren Rand der Zelle.
„Das ist eine Art Frühjahrsputz, von dem wir nicht wussten, dass menschliche Eizellen dazu fähig sind“, erklärt Dr. Gabriele Zaffagnini, Erstautor der Studie. Diese Forschung stellt die größte Studie an gesunden menschlichen Eizellen dar, die direkt von Frauen gewonnen wurden. Bisher stützte sich die Laborforschung hauptsächlich auf künstlich in Kulturplatten gereifte Eizellen, die jedoch oft ein abnormales Verhalten zeigen und mit schlechteren Ergebnissen bei der In-vitro-Fertilisation (IVF) verbunden sind.
Die Ergebnisse dieser Studie könnten zu neuen Strategien zur Verbesserung der Erfolgsraten von Millionen von IVF-Zyklen weltweit führen. Dr. Elvan Böke, Gruppenleiterin am CRG und eine der Autorinnen, merkt an, dass Patienten mit Fruchtbarkeitsproblemen oft zufällige Nahrungsergänzungsmittel empfohlen werden, um den Eizellstoffwechsel zu verbessern. „Indem wir frisch gespendete Eizellen untersuchen, haben wir Hinweise darauf gefunden, dass der gegenteilige Ansatz, nämlich die Aufrechterhaltung des natürlichen, ruhigen Stoffwechsels der Eizelle, möglicherweise besser zur Erhaltung der Qualität geeignet ist.“
Die Forscher planen nun, Eizellen von älteren Spenderinnen und aus fehlgeschlagenen IVF-Zyklen zu untersuchen, um festzustellen, ob die Einschränkung der Aktivität zellulärer Abfallbeseitigungseinheiten mit dem Alter oder Krankheiten nachlässt. Diese Erkenntnisse sind besonders relevant, da die Eizellqualität einen entscheidenden Faktor für den Erfolg von IVF-Behandlungen darstellt. Studien zeigen, dass die Erfolgsraten bei IVF mit zunehmendem Alter der Frau sinken, wobei Frauen über 40 deutlich geringere Erfolgschancen haben als jüngere Frauen. Die Fähigkeit der Eizelle, DNA-Schäden zu reparieren, nimmt mit dem Alter ab, was zu einer höheren Rate an chromosomalen Anomalien führen kann. Die Strategie der Eizellen, ihren Stoffwechsel zu drosseln und eine Art "zellulären Frühjahrsputz" durchzuführen, könnte daher ein Schlüssel zur Erhaltung der Fruchtbarkeit über lange Zeiträume sein.