Dank CatSper und ZP2

So finden Spermien den Weg zur Eizelle

Nur wenige Spermien haben überhaupt die Chance, einer Eizelle so nah zu kommen, dass sie diese befruchten könnten. Ein Forschungsteam der Universität Duisburg-Essen hat zwei dafür relevante Faktoren und deren Zusammenspiel identifiziert.

Von Berit Abel Veröffentlicht:
Spermien bewegen sich in einem schraubenförmigen Bewegungsmuster Richtung Eizelle.

Spermien bewegen sich in einem schraubenförmigen Bewegungsmuster Richtung Eizelle.

© SciePro / stock.adobe.com

Duisburg-Essen. Nur etwa ein Dutzend der Millionen von Spermien schaffen den langen Weg durch den Eileiter bis zur Eizelle. An diesem Auswahlprozess sind eine Reihe von Faktoren beteiligt.

Ein Forschungsteam der Universität Duisburg-Essen hat gezeigt, dass für eine erfolgreiche Fortbewegung bis zur Eizelle das Zusammenspiel zwischen Calcium-Ionenkanälen im Spermiumflagellum und einem Protein der Eizelle entscheidend ist.

CatSper lässt Spermien rotieren

Spermien bewegen sich zunächst in einer spiralförmigen Bewegung im Uhrzeigersinn zur Eizelle. Dafür ist CatSper im Schwanz der Spermien verantwortlich. CatSper ist ein komplexer Calcium-Ionenkanal, der aus vier Untereinheiten sowie mindestens sechs weiteren Proteinen besteht.

In einer Studie (Nat Comm 2022; 13:3439) konnten die Wissenschaftler in Kooperation mit der Yale School of Medicine, New Haven, zeigen, dass mehrere CatSper-Kanäle entlang des Spermienschwanzes regelmäßig angeordnet sind. Dabei verlaufen die Ionenkanäle doppelreihig in einem strikten Zick-Zack-Muster.

„Diese sehr regelmäßige Anordnung der Kanäle ist vermutlich auch der Grund für das schraubenförmige Bewegungsmuster der Spermien“, so Professor Gunther Wennemuth, Uni Duisburg-Essen, in einer Mitteilung der Universität zur Veröffentlichung der Studie.

Mit der digital-holographischen Mikroskopie können mobile Zellen in allen Dimensionen im Raum, also 4D, beobachtet werden.

Zudem hat das Essener Forschungsteam mittels digital-holographischer Mikroskopie beobachtet, dass einerseits Spermien von CatSper-Knockout-Mäusen nicht mehr in der Lage sind, sich schraubenförmig fortzubewegen (FASEB J 2022; 36(5): e22288).

ZP2 stoppt die Rotation

Anderseits verändert sich in der Nähe der Eizelle das Bewegungsmuster der Spermien. Ein bestimmtes Protein der Eizelle lenkt gewissermaßen die Spermien. Das Zona-Pellucida-Protein 2 (ZP2) unterbricht das schraubenförmige Bewegungsmuster von Spermien, sobald sich diese der Eizelle nähern. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass dieser Mechanismus den Spermien hilft, die Eizelle zu finden.

Die Ergebnisse beider Publikationen helfen, sowohl den Vorgang der Befruchtung von Eizellen, als auch die Ursachen für Infertilität von Paaren zu verstehen.

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