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Eine häufige Genmutation, die dazu führt, dass Spermien ihre schützende Proteinhülle verlieren und auf dem Weg zum Ei dem weiblichen Immunsystem zum Opfer fallen, könnte weltweit der Hauptgrund für Unfruchtbarkeit bei Männern sein, schreibt ein internationales Forscherteam in einer Veröffentlichung in der Zeitschrift Science Translational Medicine diese Woche. Die Forscher hoffen, dass ihre Entdeckung helfen wird, neue Wege zur Behandlung von unfruchtbaren Paaren zu finden.
Unfruchtbarkeit betrifft zwischen 10 und 15% der US-Bevölkerung, und in etwa der Hälfte dieser Fälle ist das Problem der männlichen Fruchtbarkeit.
Dr. Gary Cherr, Co-leitender Autor der Studie, Professor am Bodega Marine Laboratory der University of California Davis und Zentrum für Gesundheit und Umwelt, sagte der Presse:
"Bei 70 Prozent der Männer kann man ihre Fruchtbarkeit nicht anhand der Spermienzahl und der routinemäßigen Beurteilung der Spermienqualität vorhersagen."
Er und seine Kollegen, darunter Co-Senior-Autor Dr. Charles Bevins, Professor in der Abteilung für medizinische Mikrobiologie und Immunologie an der UC Davis, hoffen, dass ihre Ergebnisse helfen werden, zu erklären, warum.
Die Forscher untersuchten Defensine, natürliche keimtötende Proteine, die auf der Schleimhautoberfläche gefunden wurden, auf der Suche nach Möglichkeiten zur Herstellung kontrazeptiver Impfstoffe, als sie auf ein Beta-Defensin 126 stießen und begannen, seine Eigenschaften genauer zu untersuchen.
Beta-Defensin 126, ein "glykosyliertes Polypeptid" -Protein, kodiert durch das als DEFB126 bekannte Gen, verhält sich wie eine Tarnvorrichtung, die es den Spermien ermöglicht, effizient durch den Schleim im Fortpflanzungstrakt der Frau zu schwimmen und das Ei zu erreichen, ohne von ihrem Immunsystem entdeckt zu werden .
Das Protein wird in den Nebenhoden des Mannes synthetisiert, den aufgerollten Kanälen, die Samenzellen auf ihrem Weg vom Hoden zum Samenleiter lagern, reifen und transportieren, von wo sie vor der Ejakulation in die Harnröhre gelangen. Während sie sich in den Nebenhoden befinden, "bereiten" sie sich auf den ejakulatorischen "Start" vor, erhalten die Spermien ihre dicke Schutzschicht aus Beta-Defensin 126.
Die Forscher fanden ihre Entdeckung fast zufällig, wie es in der Wissenschaft oft vorkommt. Sie versuchten, gereinigtes Beta-Defensin 126 zu erhalten, um einige Antikörper gegen das Protein herzustellen. Dazu mussten sie eine rekombinante Kopie des DEFB126-Gens herstellen, aber in ihrem ersten Versuch fanden sie heraus, dass das Gen eine Mutation hatte, die es daran hinderte, das Protein herzustellen.
Aber wenn sie Sperma von einem anderen Spender verwendeten, konnten sie das Protein herstellen.
Bevins sagte:
"Wenn wir das im ersten Klon nicht gesehen hätten, wären wir bis heute verwirrt."
Und Cherr, Bevins und Kollegen fanden heraus, dass viele Männer ein defektes DEFB126-Gen tragen. Sie beschreiben ihren Befund als eine "Sequenzvariante in DEFB126, die im offenen Leseraster eine Deletion von zwei Nukleotiden aufweist, die eine abnormale mRNA erzeugt".
Bei der Untersuchung von Spermaproben von Männern in den USA, Großbritannien und China stellten sie fest, dass weltweit bis zu einem Viertel der Männer zwei Kopien der defekten DEFB126-Variante trugen und daraus schloss, dass dies ihre Fruchtbarkeit erheblich beeinträchtigen könnte.
Wenn man Spermien von Männern mit den defekten Varianten unter dem Mikroskop betrachtet, sehen sie wie normale Spermien aus und schwimmen herum wie normale Spermien, sagten die Forscher in einer Stellungnahme.
Als sie jedoch die Fähigkeit der Spermien untersuchten, durch Hyaluronsäure-Gel zu schwimmen, ein künstliches Gel, das so geformt war, dass es menschlichem Zervixschleim ähnelte, fanden sie heraus, dass Sperma von Trägern zweier defekter Varianten "eine 84% ige Verringerung der Penetrationsrate aufwies ... verglichen mit den anderen Genotypen ".
Und als sie normales Beta-Defensin 126-Protein zu den defekten Spermien hinzufügten, erholten sie ihre normalen Fähigkeiten.
Die Forscher hoffen, dass ihre Entdeckung zur Entwicklung eines Tests führt, mit dem Paare direkt zur Behandlung mit "intrazytoplasmatischer Spermieninjektion" oder ICSI geschickt werden können, einem Verfahren, das die Eier der Frau entfernt und sie direkt mit Sperma außerhalb ihres Körpers injiziert. Dies könnte eine Menge Zeit, Geld und Qualen sparen bei dem Versuch, die Ursache der Unfruchtbarkeit über andere Verfahren zu finden.
In einer weiteren Phase der Studie, die an der Anhui Medical University in Anhui, China, stattfand, führten die Forscher eine prospektive Kohortenstudie von frisch verheirateten Paaren durch, die versuchten, auf natürliche Weise zu empfangen, und stellten fest, dass sie seltener schwanger wurden dauerte länger, um eine Lebendgeburt zu erreichen, wenn der männliche Partner zwei Kopien des defekten DEFB126-Gens trug.
Die Forscher folgerten, dass:
"Diese häufige Sequenzvariation in DEFB126 und ihre offensichtliche Wirkung einer beeinträchtigten Reproduktionsfunktion werden ein besseres Verständnis, eine bessere klinische Beurteilung und möglicherweise eine Behandlung der menschlichen Unfruchtbarkeit ermöglichen."
Aber warum sollte eine Mutation, die die Fruchtbarkeit beeinflusst, so häufig sein?
Hauptautor der Studie, Dr. Ted Tollner, ist ein Assistenzprofessor an der UC Davis Abteilung für Geburtshilfe und Gynäkologie. Er arbeitete an der Studie als Postdoc bei Cherr.
"Es kann sein, dass Heterozygoten - Männer mit einem normalen und einem defekten Gen, aber normaler Fruchtbarkeit - in irgendeiner Weise begünstigt sind", sagte Tollner.
Er erklärte, dass die Qualität von menschlichem Sperma im Vergleich zu Spermien von Affen und anderen Säugetieren typischerweise ziemlich schlecht ist. Es schwimmt langsam und hat eine hohe Rate an defekten Zellen.
Cherr sagte, vielleicht weil Menschen dazu neigen, langfristige, monogame Beziehungen zu haben, ist die Spermaqualität einfach nicht so wichtig.
Aber einige Forscher sagen, dass die menschliche männliche Fruchtbarkeit in den letzten Jahrzehnten weltweit gesunken ist, und wir wissen nicht warum.
Cherr sagte, der nächste Schritt sei, im Rahmen eines großen Unfruchtbarkeitsprojekts in den USA zu recherchieren und mehr über die Rolle des defekten DEFB126-Gens herauszufinden.
Mittel der National Science Foundation und der National Institutes of Health halfen, die Studie zu finanzieren.
"Eine gemeinsame Mutation in Defensin DEFB126 verursacht eingeschränkte Spermienfunktion und Subfertilität."
Theodore L. Tollner, Scott A. Venners, Edward J. Hollox, Ashley I. Yudin, Xue Liu, Genfu Tang und andere.
Sci Transl Med, Vol. 3, Ausgabe 92, p. 92ra65; 20. Juli 2011; DOI: 10.1126 / scitranslmed.3002289
Link zum Auszug.
Zusätzliche Quelle: UC Davis.
Geschrieben von: Catharine Paddock, PhD

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