Forschung: Eier sind schlau: Sie sparen Energie, während sie auf die Befruchtung warten.

Für Wissenschaftler, die sie im Detail untersucht haben, gehören sie zu den geduldigsten Zellen des menschlichen Körpers. Bis ihr Moment kommt, können Jahrzehnte vergehen, und während sie warten, verlangsamen ausdauernde Eizellen ihre inneren Systeme bis zum Stillstand und verfallen in eine Art „Winterschlaf“, der es ihnen ermöglicht, inaktiv zu bleiben, während sie auf die Befruchtung warten.

Dieses beispiellose „Geschenk“ wird in einer kürzlich im Embo Journal veröffentlichten Studie beschrieben. Sie zeigt, wie diese Zellen bestimmte Prozesse gezielt verlangsamen. Laut den Autoren handelt es sich höchstwahrscheinlich um ein evolutionäres Design, das den Stoffwechsel niedrig hält und Schäden vorbeugt. „Durch die Untersuchung von mehr als einhundert frisch gespendeten Eizellen – dem größten Datensatz dieser Art – entdeckten wir eine überraschend minimalistische Strategie, die den Zellen hilft, viele Jahre lang makellos zu bleiben“, erklärt Elvan Böke, korrespondierender Autor der Studie und Gruppenleiter am Center for Genomic Regulation in Barcelona. Frauen werden mit 1 bis 2 Millionen unreifen Eizellen geboren, ein Vorrat, der während der Wechseljahre auf einige Hundert sinkt. Jede Eizelle muss jahrzehntelang Abnutzung standhalten, bevor sie eine Schwangerschaft ermöglichen kann. Die neue Studie zeigt, wie dieser Prozess gesteuert wird und welche Erkenntnisse zur Verbesserung von In-vitro-Fertilisationstechniken genutzt werden könnten.

Proteinrecycling ist eine essenzielle Aktivität im Zellhaushalt, und Lysosomen und Proteasomen sind die wichtigsten Abfallentsorgungseinheiten. Jedes Mal, wenn diese Zellbestandteile Proteine abbauen, verbrauchen sie jedoch Energie. Dies wiederum kann zur Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) führen, Moleküle, die DNA und Membranen schädigen können. Das Team hat ROS nicht direkt gemessen, vermutet aber, dass die Eizelle durch die Einschränkung des Recyclings die Produktion dieser schädlichen Moleküle minimiert und gleichzeitig die überlebensnotwendigen Haushaltsaufgaben weiterhin erfüllt. Diese Idee steht im Einklang mit früheren Arbeiten der Gruppe aus dem Jahr 2022. Zusammengenommen legen die beiden Studien nahe, dass menschliche Eizellen sich auf unterschiedliche Weise selbst regulieren, um potenzielle Schäden zu minimieren und möglichst lange zu überleben.

Die Entdeckung wurde durch die Entnahme von über 100 Eizellen von 21 gesunden Spenderinnen im Alter von 19 bis 34 Jahren in der Fruchtbarkeitsklinik Dexeus Mujer in Barcelona ermöglicht, darunter 70 befruchtungsbereite Eizellen und 30 unreife Eizellen. Mithilfe von Fluoreszenzsonden überwachten die Experten die Aktivität von Lysosomen, Proteasomen und Mitochondrien in den lebenden Zellen. Alle drei Werte lagen etwa 50 % unter denen der die Eizellen umgebenden Stützzellen und sanken mit zunehmender Zellreife weiter ab. Live-Bildgebung zeigte anschließend, dass die Eizellen in den letzten Stunden vor dem Eisprung „wiederbelebt“ wurden und Lysosomen in die umgebende Flüssigkeit freisetzten. Gleichzeitig wanderten Mitochondrien und Proteasomen zum äußeren Rand der Zelle. „Es ist eine Art ‚Frühjahrsputz‘, von dem wir nicht wussten, dass sie dazu fähig sind“, sagt Erstautor Gabriele Zaffagnini. Die Forschung ist die umfangreichste Studie über gesunde menschliche Eizellen, die direkt von Frauen entnommen wurden. Die meisten Laboruntersuchungen basieren bisher auf künstlich im Reagenzglas gereiften Eizellen. Diese im Reagenzglas gereiften Eizellen verhalten sich jedoch häufig abnormal und führen bei der künstlichen Befruchtung zu schlechteren Ergebnissen.

Die Studie könnte zu neuen Strategien führen, um die Erfolgsraten der Millionen von IVF-Zyklen zu verbessern, die jedes Jahr weltweit durchgeführt werden. „Unfruchtbaren Patientinnen wird regelmäßig empfohlen, bestimmte Nahrungsergänzungsmittel einzunehmen, um den Eizellstoffwechsel zu verbessern. Die Belege für einen positiven Einfluss auf die Schwangerschaft sind jedoch lückenhaft“, sagt Böke. „Bei der Untersuchung frisch gespendeter Eizellen fanden wir Hinweise darauf, dass der umgekehrte Ansatz – die Aufrechterhaltung des natürlichen, ‚stillen‘ Stoffwechsels der Eizelle – möglicherweise besser geeignet ist, um ihre Qualität zu erhalten“, fügt er hinzu. Das Team plant nun, Eizellen älterer Spenderinnen und aus fehlgeschlagenen IVF-Zyklen zu untersuchen, um festzustellen, ob die Aktivität der zellulären Abfallentsorgungseinheiten durch Alter oder Krankheit verlangsamt wird.