Säugetiere, einschließlich des Menschen, werden mit allen Eizellen geboren, die sie in ihrem Leben haben. Das heißt, im Gegensatz zur kurzen Lebensdauer der meisten Zellen im Körper sind einige Eizellen nach mehr als vier Jahrzehnten noch lebendig und gesund. Kürzlich haben zwei neue Studien an Mäusen einen möglichen Grund für diese Langlebigkeit aufgezeigt, durch die die Fruchtbarkeit für den Großteil des Erwachsenenalters erhalten bleibt. Die Eierstöcke, in denen die unreifen Eizellen geboren werden, beherbergen Proteine, die fast so lange überleben wie der Organismus selbst, fanden die Experten heraus.
Ob menschliche Eierstockproteine ebenso langlebig sind, ist unklar, aber es wäre faszinierend. Beim Menschen trägt ein 20 Wochen alter weiblicher Fötus in der Regel 6-7 Millionen unreife Eier in sich. Die meisten davon sterben ab, aber etwa 300.000 erreichen die Pubertät und etwa 1.000 sind in der Menopause, also im Alter von etwa 50 Jahren, noch am Leben. Aufgrund ihrer viel kürzeren Lebensspanne als bei Mäusen müssen die Eier nicht so lange leben, aber die Tiere können sich mehr als ein Jahr lang fortpflanzen, viel länger als die durchschnittliche Lebensdauer ihrer anderen Proteine. Mäusezellen recyceln die meisten ihrer Proteine innerhalb weniger Tage.
Aber nicht alle Proteine werden so schnell abgebaut. Langlebige Proteine wurden in der Augenlinse, im Gelenkknorpel, im Gehirn und in den Mitochondrien, den energieproduzierenden Organellen der Zellen, gefunden, die bei Nagetieren Jahre und beim Menschen Jahrzehnte überdauern. Die Experten wussten bereits von einigen langlebigen Proteinen in den Eierstöcken, aber nicht, wie häufig sie sind.
Um dies herauszufinden, fütterten die beiden Teams weibliche Mäuse mit einer Nahrung, die entweder Kohlenstoff oder eine schwerere Version von Stickstoff enthielt. Die Tiere bauten die Isotope in ihre Proteine ein - und ihre Welpen im Mutterleib taten dasselbe. Kurz nach der Geburt der Babys stellten die Forscher sie auf ein leichteres, häufiger vorkommendes Isotop von Kohlenstoff oder Stickstoff um. Auf diese Weise konnten die Forscher feststellen, welche der in verschiedenen Körperteilen lebenden Proteine die ältesten waren.
Ein Team unter der Leitung von Melina Schuh, einer Zellbiologin am Max-Planck-Institut, analysierte die Eizellen von 8 Wochen alten Mäusen in der Blütezeit ihrer Fortpflanzung. Etwa 10 Prozent der Proteine in diesen Zellen wurden gebildet, als die Tiere noch im Mutterleib waren, berichteten die Forscher letzten Monat in der Zeitschrift Nature Cell Biology .
Um herauszufinden, wie schnell diese Proteine abgebaut werden, markierten die Forscher Proteine in den Eierstöcken erwachsener Mäuse im Alter von bis zu 15 Monaten, einem für Mäuse hohen Alter, mit Isotopen neu. Die mathematische Modellierung zeigte, dass die Halbwertszeit von mehr als 10 % der Proteine - also die Zeit, in der 50 % der Moleküle abgebaut werden - mehr als 100 Tage betrug, was etwa 13 % der Lebensspanne der Mäuse entsprach. Viele von ihnen verblieben in den Eierstöcken für den größten Teil des Lebens der Nager.
Ewa Bomba-Warczak, Neurowissenschaftlerin an der University of Pennsylvania, und Kollegen haben ähnliche Erkenntnisse gewonnen, die sie in einer Studie vorstellen, die zur Veröffentlichung in der Zeitschrift eLife angenommen wurde. Als die Forscher die Eizellen von 7 Monate alten Mäusen analysierten, entdeckten sie, dass etwa 5 % der Eizellenproteine vor oder kurz nach der Geburt synthetisiert worden waren. Im Alter von 11 Monaten hatten die Nager noch fast 10 % dieser langlebigen Gruppe.
In beiden Studien wurde auch festgestellt, dass einige Proteine mit größerer Wahrscheinlichkeit erhalten blieben als andere. Laut Jeffrey Savas, Neurowissenschaftler an der Northwestern University und Mitverfasser der eLife-Studie, sticht vor allem ZP3 hervor, das wichtig ist, weil es der Rezeptor auf der Oberfläche der Eizelle ist, der den Spermien das Eindringen ermöglicht. Auch die Mitochondrien waren reich an langlebigen Proteinen. Die Nachkommen erben die Zellkerne von ihren Müttern, und langlebige Proteine können sicherstellen, dass die Mitochondrien intakt sind, wenn sie durch die Eizellen weitergegeben werden.
Die Forscher sagen, dass die Ergebnisse keine offensichtlichen Wege zur Förderung der Eierstockfunktion aufzeigen, aber Amanda Kallen, Reproduktionsbiologin an der Yale University School of Medicine, meint, dass diagnostische Tests, die auf dem Gehalt an langlebigen Proteinen basieren, für Patienten, die sich Sorgen um ihre Fruchtbarkeit machen, wertvoll sein könnten. Das allmähliche Verschwinden der langlebigen Proteine aus den Eierstöcken könnte erklären, warum die Fruchtbarkeit ab einem bestimmten Alter abnimmt. Francesca Duncan, Reproduktionsbiologin an der Northwestern University und Mitautorin der eLife-Studie, sagt, sie habe zunächst das Gegenteil gedacht, denn wenn Zellen langlebige Proteine nicht ersetzen können, können sie im Laufe der Zeit so viele Schäden anhäufen, dass sie versagen. "Ich nahm an, wenn ein Protein langlebig ist, muss es schlecht sein", sagt Duncan.
