Gesundheit : Fortpflanzung: Gaspedal für Spermien

Peter Spork

Der Weg menschlicher Spermien ist weit und ereignisreich. Kaum sind sie im Hoden heran gewachsen, haben sich im Nebenhoden voll entwickelt und ein wenig ausgeruht, werden sie von kontrahierenden Samenleitern in die Gebärmutter einer Frau befördert.

Von nun an bestimmen sie ihr Schicksal selbst: Mit schlängelnden Schwanzbewegungen schwimmen sie zu den Eileitern, an deren Enden sie erst einmal ein Päuschen einlegen. Sie warten darauf, dass ein unbefruchtetes Ei die Eierstöcke verlässt und die Ampulla, eine kleine Nische am Anfang der Eileiter, aufsucht. Nun geben die Samen wieder Gas und sprinten um die Wette. Jeder will derjenige sein, der sich mit einer letzten, exzessiven Kraftanstrengung durch die Hülle des Eis bohrt und es befruchtet.

Doch wie gelingt es den Samen, mal lahm und träge, mal flink und kräftig zu sein? Amerikanische Forscher fanden jetzt die Erklärung: Sie entdeckten ein Eiweiß, das wie ein Gaspedal den wechselnden Antrieb der Spermien zu kontrollieren scheint. Es ist ein Tunnelprotein, das als Kanal die Zellwände des Spermienschwanzes durchdringt und auf ein bestimmtes Kommando hin elektrisch geladene Kalzium-Ionen in das Zellinnere strömen lässt. Der Teilchenstrom beschleunigt wiederum die Schlängelbewegung, ohne die ein Spermium sein Ziel weder erreichen noch befruchten kann.

Das Team um den Neurobiologen David Clapham von der Harvard Medical School in Boston, USA, glaubt nun, "einen exzellenten Angriffspunkt für nicht hormonelle Verhütungsmittel für Männer wie für Frauen" gefunden zu haben. ("Nature", Bd. 413, S. 603). Die Kontrazeptiva müssten gezielt das neu entdeckte Tunnelprotein blockieren. Gleichzeitig mutmaßen die Forscher, ihr Fund könnte zur Aufklärung und Behandlung Fälle männlicher Unfruchtbarkeit beitragen.

Ursprünglich hatten Clapham und Kollegen eher wahllos nach neuen Kanälen für Kalzium-Ionen gesucht. Die Vertreter dieser Eiweißgruppe lösen in verschiedenen Zellen wichtige Reaktionen aus und sind deshalb für Mediziner und Biologen äußerst interessant. Als die Forscher schließlich auf ein Exemplar stießen, dass nur die Zellen des Hodens produzierten, wurden sie neugierig.

Detaillierte Analysen ergaben, dass das unbekannte Tunnelprotein bei Mäusen und Menschen sehr ähnlich ist und bei beiden Organismen ausschließlich in die Schwänze der Spermien eingebaut wird. Die Vermutung, das Gaspedal männlicher Keimzellen gefunden zu haben, lag nahe. Dies wurde an gentechnisch veränderten Mäusen überprüft, die den Ionenkanal nicht bilden können.

Die Versuchstiere sind äußerlich völlig normal. Auch ihr Verhalten gleicht dem gewöhnlicher Artgenossen. Sind sie weiblich, pflanzen sie sich sogar im üblichen Rahmen fort. Und auch die Männchen produzieren eine durchschnittliche Anzahl, äußerlich einwandfreier Spermien und bemühen sich rege um Fortpflanzung. Allein der Erfolg stellte sich in den Tests nicht ein einziges Mal ein. Die Ursache war leicht gefunden: Die Samen der manipulierten Mäuse sind träge, langsam und zudem außerstande, in das Ei einzudringen. Erst als die Forscher die äußere Hülle des Eis - zona pellucida genannt - entfernten, gelang den lahmen Spermien die Befruchtung. Damit scheint klar, dass Claphams Team als erste den Regulator der Spermienbewegung gefunden haben, kommentiert David Garbers vom Howard Hughes Medical Institute in Dallas, USA. Zwar sei noch unbekannt, wie das Gaspedal "im molekularen Detail arbeitet", doch eigne sich der Stoff sicherlich als "attraktives Ziel" für ein Verhütungsmittel der Zukunft, so der Experte für Reproduktionsbiologie.

Die Entdecker selbst betonen, dass der Kalzium-Kanal nirgendwo sonst im menschlichen Körper vorzukommen scheint: "Die Beschränkung auf ausgewachsene Spermien bedeutet, dass ein spezifischer Blocker keine anderen Gewebe beeinflussen dürfte und Nebenwirkungen deshalb gar nicht oder nur in geringem Ausmaß zu erwarten sind." Sollte es also tatsächlich eines Tages entwickelt werden, so darf man auf das neue Verhütungsmittel durchaus gespannt sein. Wahrhaft revolutionär mutet an, dass mit ihm Frauen wie Männer gleichermaßen für lahme Samen sorgen könnten. Wie der Kanal-Blocker letztlich an die Spermien herankommen wird, darüber schweigen sich die Neurobiologen vorerst jedoch aus.

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