Der Langlebigkeits-Trick der Natur: Wie menschliche Eizellen 50 Jahre lang frisch bleiben

Menschliche Eizellen gehören zu den geduldigsten Zellen im Körper, da sie jahrzehntelang inaktiv bleiben, bis sie gebraucht werden. Eine im EMBO Journal veröffentlichte Studie zeigt, dass diese Zellen während ihrer Reifung bewusst die Aktivität ihrer internen Abfallentsorgungssysteme verlangsamen – höchstwahrscheinlich ein evolutionäres Design, das den Stoffwechsel niedrig hält und Schäden verhindert.

Menschliche Eizellen fahren auf unterschiedliche Weise herunter, um potenzielle Schäden so lange wie möglich gering zu halten

„Durch die Untersuchung von mehr als hundert frisch gespendeten Eizellen, dem größten Datensatz dieser Art, haben wir eine überraschend minimalistische Strategie entdeckt, die den Zellen hilft, viele Jahre lang unversehrt zu bleiben“, sagt Dr. Elvan Böke, korrespondierende Autorin der Studie und Gruppenleiterin am Centre for Genomic Regulation (CRG) in Barcelona. Frauen werden mit ein bis zwei Millionen unreifen Eizellen geboren, deren Zahl bis zur Menopause auf wenige Hundert Eizellen schwindet. Jede Eizelle muss bis zu fünf Jahrzehnte lang Verschleißerscheinungen vermeiden, bevor sie eine Schwangerschaft ermöglichen kann. Die neue Studie liefert Hinweise darauf, wie sie dies bewerkstelligen.

Proteinrecycling ist eine wichtige Aufgabe der Zellpflege, und Lysosomen und Proteasomen sind die wichtigsten Abfallentsorgungseinheiten der Zelle. Jedes Mal, wenn diese Zellkomponenten Proteine abbauen, verbrauchen sie jedoch Energie. Dies kann wiederum reaktive Sauerstoffspezies (ROS) erzeugen, schädliche Moleküle, die DNA und Membranen schädigen können. Das Team hat ROS nicht direkt gemessen, geht jedoch davon aus, dass die Eizelle durch die Verlangsamung des Recyclings die ROS-Produktion auf ein Minimum reduziert und gleichzeitig genügend Hausarbeit leistet, um zu überleben. Diese Idee passt zu früheren Arbeiten der Gruppe, die 2022 veröffentlicht wurden und zeigten, dass menschliche Eizellen bewusst eine grundlegende Stoffwechselreaktion überspringen, um die ROS-Produktion zu drosseln. Zusammengenommen deuten die beiden Studien darauf hin, dass menschliche Eizellen auf unterschiedliche Weise herunterfahren, um potenzielle Schäden so lange wie möglich gering zu halten.

Die Entdeckung wurde durch die Sammlung von über 100 Eizellen von 21 gesunden Spenderinnen im Alter von 19 bis 34 Jahren in der Fertilitätsklinik Dexeus Mujer in Barcelona ermöglicht, von denen 70 befruchtungsfähige Eizellen und 30 noch unreife Eizellen waren. Mithilfe von Fluoreszenzsonden verfolgten sie die Aktivität von Lysosomen, Proteasomen und Mitochondrien in lebenden Zellen. Alle drei Messwerte waren etwa 50 Prozent niedriger als in den umgebenden Stützzellen der Eizellen und sanken mit zunehmender Reife der Zellen noch weiter.

Verbesserung des IVF-Erfolgs

Live-Bilder zeigten, dass die Eizellen in den letzten Stunden vor dem Eisprung Lysosomen buchstäblich in die umgebende Flüssigkeit abgaben. Gleichzeitig wanderten Mitochondrien und Proteasomen an den äußeren Rand der Zelle. „Das ist eine Art Frühjahrsputz, von dem wir nicht wussten, dass menschliche Eizellen dazu in der Lage sind“, sagt Erstautorin Dr. Gabriele Zaffagnini.

Die Studie ist die bislang größte Untersuchung gesunder menschlicher Eizellen, die direkt von Frauen entnommen wurden. Bislang basierten die meisten Laboruntersuchungen auf Eizellen, die künstlich in einer Petrischale gereift waren. Solche in vitro gereiften Eizellen verhalten sich jedoch oft abnormal und sind mit schlechteren IVF-Ergebnissen verbunden.

Diese Forschungen könnten zu neuen Strategien führen, um die Erfolgsraten der Millionen von IVF-Zyklen zu verbessern, die jedes Jahr weltweit durchgeführt werden. „Durch die Untersuchung frisch gespendeter Eizellen haben wir Hinweise darauf gefunden, dass der umgekehrte Ansatz, also die Aufrechterhaltung des natürlichen ruhigen Stoffwechsels der Eizelle, für die Erhaltung der Qualität besser geeignet sein könnte“, so Dr. Böke. Das Team plant nun, Eizellen älterer Spenderinnen und aus fehlgeschlagenen IVF-Zyklen zu untersuchen, um festzustellen, ob die Drosselung der Aktivität der zellulären Abfallentsorgungseinheiten mit zunehmendem Alter oder durch Krankheiten beeinträchtigt wird.