News: Verlust eines Männerprivilegs
Frauen und Männer unterscheiden sich vermutlich gar nicht so sehr voneinander, aber zumindest ein Unterschied genoss bisher den Rang eines biologischen Dogmas: Während Männer ihr ganzes Leben lang Samenzellen produzieren können, verfügen Frauen über eine begrenzte Anzahl an Eizellen, die sich nach und nach verbrauchen. Doch das Dogma wankt.
© Joshua Johnson et al. / Nature (Ausschnitt)
"Wie viele Eizellen produziert eine Frau während der gesamten Zeit der Geschlechtsreife?" So fragten wir Sie einmal im "DenkMal" von wissenschaft-online. Und die richtige Antwort – die meisten Leser hatten es gewusst – lautete: Keine.
Doch vielleicht müssen wir die Antwort des DenkMals umschreiben, wenn sich bestätigt, was die Arbeitsgruppe von Jonathan Tilly vom Massachusetts General Hospital entdeckt zu haben glaubt. Wollen die Forscher doch nichts anderes als ein über 50-jähriges Dogma der Fortpflanzungsbiologie umstoßen.
Denn spätestens seit den fünfziger Jahren gilt als sicher, dass Frauen – im Gegensatz zu Männern, die während ihres ganzen Lebens reife Spermien produzieren – mit einer begrenzten Anzahl an Eizellen auskommen müssen. Bereits im weiblichen Embryo differenzieren sich die Urkeimzellen und beginnen mit den ersten Schritten der Meiose, der Reifeteilung, bei welcher der Chromosomensatz halbiert wird. Als so genannte primäre Oocyten oder Oocyten I verharren sie noch vor der Geburt und warten bis zur Pubertät auf ihre Zeit. Erst dann reifen sie – Monat für Monat – zu befruchtungsfähigen Eizellen heran.
Ein neugeborenes Mädchen beginnt sein Leben mit einem Startkapital von bis zu zwei Millionen primären Oocyten, von denen die meisten bis zur Pubertät absterben. Schätzungsweise 40 000 Stück bleiben übrig, von denen wiederum höchsten 500 das Stadium der Befruchtungsfähigkeit erreichen. Mit diesem Vorrat muss eine erwachsene Frau – nach gängier Lehrmeinung – bis zum Ende ihrer Fruchtbarkeit haushalten.
Dieses Muster sollte für alle Säugetiere gelten, und so erwartete Joshua Johnson aus Tillys Arbeitsgruppe auch nichts anderes für seine Mäuse, bei denen er das regelmäßige Absterben der Eizellen sowie der Follikel, die als schützende Zellverbände die heranreifenden Eizellen ernähren, genauer untersuchen wollte.
Zunächst ging auch alles mit rechten Dingen zu. Bei den noch nicht geschlechtsreifen Tieren starben verhältnismäßig wenig Follikel ab. Doch bei Mäusen, die älter als 30 Tage waren, fanden Johnson und seine Kollegen in den Eierstöcken regelmäßig über 1000 abgestorbene Follikel. Andererseits konnten die Mäuse trotz dieses beständigen Verlustes einen Anteil von etwa 3000 gesunden Follikeln pro Ovar aufrechterhalten. Die Tiere hätten eigentlich ihre Eizellen innerhalb von wenigen Wochen aufgebraucht haben müssen, doch auch über ein Jahr alte Mäuseweibchen sind immer noch fruchtbar. Die Bilanz war somit nicht ausgeglichen.
"Als wir die hohe Rate des Follikelabbaus entdeckten, die sich nicht mit einem entsprechenden Rückgang gesunder Follikel deckte, begannen wir am Dogma des festgelegten Eizellvorrats zu zweifeln", erzählt Tilly. "Als einzig mögliche Erklärung blieb, dass der Eierstock auch nach der Geburt die Fähigkeit behält, neue Eizellen und Follikel herzustellen."
Die Wissenschaftler gingen ihren Verdacht systematisch auf den Grund. Bei sorgfältigen Untersuchungen der Mäuseovarien entdeckten sie tatsächlich am äußersten Rand der Organe Zellen, welche den Oocyten produzierenden Stammzellen aus Embryonen verdächtig ähnelten. Und bei diesen Zellen war ein Gen aktiv, dass sich nur während der Teilung regt. Außerdem konnten die Forscher in den Eierstöcken ein Protein aufspüren, das nur zu Beginn der Meiose produziert wird. Demnach scheinen auch erwachsenen Tiere über noch teilungsfähige Stammzellen im Ovar zu verfügen.
Anschließend behandelten die Forscher weibliche Mäuse mit Busulfan, eine Chemikalie, welche die Teilung männlicher Keimzellen hemmt. Und tatsächlich: Jetzt nahm bei den Weibchen die Anzahl gesunder Follikel kontinuierlich ab. Der Nachschub war offensichtlich unterbrochen.
Im letzten Experiment transplantierten die Forscher normale Ovarien in genetisch veränderte Mäuseweibchen, deren Zellen mit einem Fluoreszensfarbstoff markiert waren. Wenige Wochen später entdeckten die Wissenschaftler in den transplantierten Eierstöcken grün fluoreszierende Follikel. Diese Follikel mussten – samt reifer Eizellen – von den Weibchen neu produziert worden sein.
"Wenn dieser Befund von anderen bestätigt werden kann", so Frank Bellino vom National Institute of Aging, "dann scheinen Tilly und seine Kollegen das Buch der Reproduktionsbiologie neu geschrieben zu haben – zumindest für Mäuse." Was für Mäuse gilt, muss zwar nicht unbedingt auch für Menschen gelten. Es könnte jedoch sein, dass sich Mann und Frau zumindest bei der Geschlechtszellproduktion ähnlicher sind, als bisher vermutet.
Doch vielleicht müssen wir die Antwort des DenkMals umschreiben, wenn sich bestätigt, was die Arbeitsgruppe von Jonathan Tilly vom Massachusetts General Hospital entdeckt zu haben glaubt. Wollen die Forscher doch nichts anderes als ein über 50-jähriges Dogma der Fortpflanzungsbiologie umstoßen.
Denn spätestens seit den fünfziger Jahren gilt als sicher, dass Frauen – im Gegensatz zu Männern, die während ihres ganzen Lebens reife Spermien produzieren – mit einer begrenzten Anzahl an Eizellen auskommen müssen. Bereits im weiblichen Embryo differenzieren sich die Urkeimzellen und beginnen mit den ersten Schritten der Meiose, der Reifeteilung, bei welcher der Chromosomensatz halbiert wird. Als so genannte primäre Oocyten oder Oocyten I verharren sie noch vor der Geburt und warten bis zur Pubertät auf ihre Zeit. Erst dann reifen sie – Monat für Monat – zu befruchtungsfähigen Eizellen heran.
Ein neugeborenes Mädchen beginnt sein Leben mit einem Startkapital von bis zu zwei Millionen primären Oocyten, von denen die meisten bis zur Pubertät absterben. Schätzungsweise 40 000 Stück bleiben übrig, von denen wiederum höchsten 500 das Stadium der Befruchtungsfähigkeit erreichen. Mit diesem Vorrat muss eine erwachsene Frau – nach gängier Lehrmeinung – bis zum Ende ihrer Fruchtbarkeit haushalten.
Dieses Muster sollte für alle Säugetiere gelten, und so erwartete Joshua Johnson aus Tillys Arbeitsgruppe auch nichts anderes für seine Mäuse, bei denen er das regelmäßige Absterben der Eizellen sowie der Follikel, die als schützende Zellverbände die heranreifenden Eizellen ernähren, genauer untersuchen wollte.
Zunächst ging auch alles mit rechten Dingen zu. Bei den noch nicht geschlechtsreifen Tieren starben verhältnismäßig wenig Follikel ab. Doch bei Mäusen, die älter als 30 Tage waren, fanden Johnson und seine Kollegen in den Eierstöcken regelmäßig über 1000 abgestorbene Follikel. Andererseits konnten die Mäuse trotz dieses beständigen Verlustes einen Anteil von etwa 3000 gesunden Follikeln pro Ovar aufrechterhalten. Die Tiere hätten eigentlich ihre Eizellen innerhalb von wenigen Wochen aufgebraucht haben müssen, doch auch über ein Jahr alte Mäuseweibchen sind immer noch fruchtbar. Die Bilanz war somit nicht ausgeglichen.
"Als wir die hohe Rate des Follikelabbaus entdeckten, die sich nicht mit einem entsprechenden Rückgang gesunder Follikel deckte, begannen wir am Dogma des festgelegten Eizellvorrats zu zweifeln", erzählt Tilly. "Als einzig mögliche Erklärung blieb, dass der Eierstock auch nach der Geburt die Fähigkeit behält, neue Eizellen und Follikel herzustellen."
Die Wissenschaftler gingen ihren Verdacht systematisch auf den Grund. Bei sorgfältigen Untersuchungen der Mäuseovarien entdeckten sie tatsächlich am äußersten Rand der Organe Zellen, welche den Oocyten produzierenden Stammzellen aus Embryonen verdächtig ähnelten. Und bei diesen Zellen war ein Gen aktiv, dass sich nur während der Teilung regt. Außerdem konnten die Forscher in den Eierstöcken ein Protein aufspüren, das nur zu Beginn der Meiose produziert wird. Demnach scheinen auch erwachsenen Tiere über noch teilungsfähige Stammzellen im Ovar zu verfügen.
Anschließend behandelten die Forscher weibliche Mäuse mit Busulfan, eine Chemikalie, welche die Teilung männlicher Keimzellen hemmt. Und tatsächlich: Jetzt nahm bei den Weibchen die Anzahl gesunder Follikel kontinuierlich ab. Der Nachschub war offensichtlich unterbrochen.
Im letzten Experiment transplantierten die Forscher normale Ovarien in genetisch veränderte Mäuseweibchen, deren Zellen mit einem Fluoreszensfarbstoff markiert waren. Wenige Wochen später entdeckten die Wissenschaftler in den transplantierten Eierstöcken grün fluoreszierende Follikel. Diese Follikel mussten – samt reifer Eizellen – von den Weibchen neu produziert worden sein.
"Wenn dieser Befund von anderen bestätigt werden kann", so Frank Bellino vom National Institute of Aging, "dann scheinen Tilly und seine Kollegen das Buch der Reproduktionsbiologie neu geschrieben zu haben – zumindest für Mäuse." Was für Mäuse gilt, muss zwar nicht unbedingt auch für Menschen gelten. Es könnte jedoch sein, dass sich Mann und Frau zumindest bei der Geschlechtszellproduktion ähnlicher sind, als bisher vermutet.
Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.