Das Neueste aus der Fruchtbarkeitsforschung mit Nagetiermodellen

Nagetiere sind nicht nur eine der vielfältigsten heute lebenden Tiergruppen, sondern sie haben auch in der medizinischen Forschung einen enormen Wert Verbesserung unseres Lebens.

„Es ist sehr interessant, dass es in einigen Ländern offenbar Bestrebungen gibt, Tierversuche auslaufen zu lassen. Ich glaube nicht, dass es passieren wird, und es wäre sehr schlimm, wenn es passieren würde.“ „Ein Großteil unseres grundlegenden Verständnisses der Biologie stammt aus Tiermodellen, die wir dann auf Technologien in der menschlichen Reproduktionsmedizin anwenden. Alle klinischen Hilfsmittel, die wir jetzt verwenden, haben ihren Ursprung in Tiermodellen – IVF und Embryotransfers –, alles geschah zuerst bei anderen Tieren.“ Sagt Dr. Taylor Pini, Reproduktionstierarzt von der University of Queensland.

Diese Woche packen wir einige der neuesten Nagetierforschungen aus, die sich auf die Verbesserung der Fruchtbarkeitsprobleme beim Menschen konzentrieren.

Gefrorenes Hodengewebe nach zwei Jahrzehnten noch lebensfähig

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Bildnachweis: Science Photo Library/Getty Images

Während die Überlebensrate bei Krebserkrankungen im Kindesalter in den letzten Jahrzehnten gestiegen ist, sind die Auswirkungen einer verminderten Fruchtbarkeit im späteren Leben immer noch eine schwerwiegende Nebenwirkung. Eine mögliche Lösung wäre das Entnehmen, Einfrieren und Reimplantieren von Hodengewebe, das Stammzellen enthält, um die Fruchtbarkeit möglicherweise wiederherzustellen. Obwohl wir wissen, wie lange gefriergetrocknetes Mäusesperma halten kann im Weltall überlebenbisher wurde die Langzeitfähigkeit von tiefkalt gelagerten Spermien nicht getestet.

Kürzlich wurde eine neue Studie der University of Pennsylvania in veröffentlicht PLoS-Biologie, hat herausgefunden, dass männliches Hodengewebe von Ratten, das über 23 Jahre lang kryokonserviert wurde, lebensfähige spermatogene Stammzellen (SSCs) enthält. Diese wurden in die Tests von Mäusen implantiert, die alle für die Spermienproduktion notwendigen Zelltypen produzierten. Die lang eingefrorenen SSCs hatten jedoch weniger sich verlängernde Spermatiden gebildet, die später schwimmende Spermien bilden, im Vergleich zu SSCs, die nur wenige Monate lang eingefroren wurden. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Lebensfähigkeit während der Kryokonservierung nicht verloren geht, dass die Fruchtbarkeitsniveaus jedoch durch die Langzeitlagerung etwas beeinträchtigt werden können, aber vielversprechende Behandlungsoptionen für junge Männer mit Krebs darstellen, die hoffen, eines Tages eine Familie zu haben.

„Unsere Studie hat gezeigt, dass Spermatogonien-Stammzellen von Ratten über 20 Jahre lang erfolgreich eingefroren, in ein unfruchtbares Empfängertier transplantiert und die Fähigkeit zur Spermienproduktion regeneriert werden können, wenn auch mit reduzierter Rate.“ Sagt Hauptautor Eoin Whelan von der School of Veterinary Medicine der University of Pennsylvania.

Dr. Fleur Cattrall, Spezialistin auf dem Gebiet der reproduktiven Endokrinologie und Unfruchtbarkeit, Melbourne IVF, kommentiert: „Bei der Onkofruchtbarkeitsbehandlung beim Menschen war die Transplantation von Ovarialgewebe einst eine experimentelle Behandlung, aber die Technik wird heute als Standardbehandlungsoption angesehen. Diese Forschung ist vielversprechend und könnte dazu beitragen, die Fortpflanzungsmöglichkeiten von Jungen zu verbessern, die Krebs im Kindesalter überwunden haben.“

Stress kann mit Fruchtbarkeitsproblemen bei Frauen in Verbindung gebracht werden

Eine von einem Team der Tong University durchgeführte Studie, veröffentlicht in Endokrinologiehaben herausgefunden, dass das Stressen weiblicher Ratten, indem man sie 3 Wochen lang einer Aufzeichnung eines Schreis aussetzte, ihr Fortpflanzungspotenzial erheblich beeinflusste.

Im Allgemeinen werden Frauen mit einer begrenzten Anzahl von Eizellen in ihrem Körper geboren, und ihre Eierstockreserve ist das Fortpflanzungspotenzial, das in den Eierstöcken verbleibt, basierend auf der Anzahl und Qualität der verbleibenden Eizellen. Kann sich Stress darauf auswirken?

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„Wir haben die Wirkung von Stress auf die ovarielle Reserve mit einem Schreigeräuschmodell bei Ratten untersucht“, sagte Wenyan Xi, Hauptautor und PhD an der Xi’an Jiao Tong University. „Wir fanden heraus, dass weibliche Ratten, die dem Schreigeräusch ausgesetzt waren, eine verringerte ovarielle Reserve und eine verringerte Fruchtbarkeit hatten.“

Die weiblichen Ratten hatten einen verringerten Östrogen- und Anti-Müller-Hormonspiegel der Ratten, die für die reproduktive Entwicklung wichtig sind. Die Ratten, die dem Schreien ausgesetzt waren, hatten auch eine geringere Anzahl und Qualität der Eier und produzierten kleinere Würfe.

„Basierend auf diesen Ergebnissen schlagen wir vor, dass Stress mit einer verminderten ovariellen Reserve in Verbindung gebracht werden könnte“, sagte Xi. „Es ist wichtig, einen Zusammenhang zwischen chronischem Stress und ovarieller Reserve festzustellen, da dies unser Verständnis der Grenzen aktueller klinischer Interventionen erweitern und wertvolle Einblicke in die Ursache der verminderten ovariellen Reserve liefern kann.“

„Das ist ein explodierendes Forschungsgebiet.“ sagt Pini. „Es gibt viele externe Faktoren, die die Fruchtbarkeit beeinflussen, einschließlich Ernährung und Lebensstil. Die Idee, dass Stress ein wesentlicher Faktor für die reproduktive Gesundheit ist, gibt es schon lange, aber es ist schwierig, wenn nicht gar unmöglich, es am Menschen zu testen. Es ist viel einfacher, es in anderen Tiermodellen zu testen.“

Wie Spermien die Evolution des 3D-Genoms vorantreiben

Während wir DNA oft als doppelsträngige Informationskette betrachten, ist unser zwei Meter langes menschliches Genom ausgiebig zu einer verdichteten dreidimensionalen Struktur gefaltet, die in eine mikrometergroße Zelle passt. Diese 3D-Organisation ist bekannt als chromosomale Faltungund die Variation in den Falten und Schleifen beeinflusst, wie genetische Informationen transkribiert und wie DNA repliziert wird.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universitat Autònoma de Barcelona und der University of Kent deckte auf, wie die genetische 3D-Struktur männlicher Keimzellen die Evolution bei Nagetieren und möglicherweise anderen Tieren vorangetrieben hat. Diese Studie, veröffentlicht in Naturkommunikation, verglichen die Anordnung der Genome von 13 verschiedenen Nagetierarten und identifizierten Regionen, die sich signifikant unterschieden, sogenannte evolutionäre Breakpoint-Regionen (EBRs). Sie fanden heraus, dass die Spermienproduktion der Schlüssel dafür ist, wie die Genomregionen neu organisiert werden.

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Bildnachweis: vchal/Getty Images

„Wir zeigen, dass sich entwickelnde Samenzellen ein ‚Gedächtnis’ früherer Genomkonfigurationen behalten. Es gibt DNA-Abschnitte, die beim gemeinsamen Vorfahren der Nagetiere früher Teil eines einzigen Chromosoms waren, sich jetzt aber bei der Maus auf verschiedenen Chromosomen befinden – und doch bewegen sich diese immer noch nahe beieinander und stehen insbesondere bei der Entwicklung von Spermien in physischem Kontakt“, sagt Dr. Marta Farré , von der University of Kent, Co-Leiterin der Studie.

Diese verstreuten Regionen der genetischen Information wirken wie Magnete und ziehen Regionen über verschiedene Chromosomen hinweg an, die sich aufeinander zu falten, damit die DNA und Spermien transkribiert werden können produziert.

„Auffälligerweise wurden EBRs mit Regionen in Verbindung gebracht, die in späteren Stadien der Spermatogenese aktiv sind, wenn die sich entwickelnden männlichen Keimzellen Spermatiden genannt werden. Es wurde festgestellt, dass bei EBRs auftretende Umlagerungen DNA-Abschnitte aufbrechen und wieder zusammenfügen, die im Spermatidenkern physisch nahe beieinander liegen“, sagt Co-Leiter Dr. Peter Ellis, ebenfalls von der University of Kent.

Im Vergleich dazu ist die für die Eiproduktion verantwortliche DNA relativ konserviert. Dieser Unterschied könnte etwas mit der weiteren Verdichtung der DNA zu tun haben, um in das Volumen einzelner Spermien zu passen, was Brüche in der DNA verursachen und diese Variation in genomischen Umlagerungen hervorrufen könnte. Dies zeigt, dass die Spermienentwicklung ein entscheidender Faktor für die Entwicklung des gesamten Genoms sein könnte.

„Dies ist eine interessante Studie zur Bewertung der 3-D-Struktur des Genoms und wie diese die chromosomale Umordnung beeinflusst. Angesichts der hochgradig konservierten Natur der Spermatogenese können die Prinzipien auch für Menschen gelten. Dies hilft nicht nur unserem Verständnis, wie sich Genome entwickeln, sondern auch unserem Verständnis genetischer Krankheiten.“ Sagt Dr. Fleur Cattrall von Melbourne IVF.



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