Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Düfte locken Spermien zum Ei

28.03.2003


Riechrezeptor an Spermazellen entdeckt. Neue Möglichkeiten bei Kinderwunsch und zur Verhütung.


Ein Maiglöckchen-ähnlicher Duft lockt Spermien an



Menschliche Spermien besitzen funktionsfähige Riechrezeptoren und werden durch einen Maiglöckchen-ähnlichen Duft angelockt. Das konnten Bochumer Forscher um Dr. Marc Spehr und Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt (Lehrstuhl für Zellphysiologie, Fakultät für Biologie der RUB) erstmals nachweisen. Sie fanden sogar einen blockierenden Duft, der die Geruchsorientierung der Spermien ausschaltet. Diese Entdeckung eröffnet völlig neue Wege der Empfängnisverhütung. Darüber berichtet das Wissenschaftsmagazin "Science" in der Ausgabe vom 28. März 2003.



Spermien schwimmen schnell zur Duftquelle

Die genauen zellulären und molekularen Mechanismen, wie menschliche Spermien die Eizelle im Eileiter finden können, sind bis heute noch unbekannt. Ein Team von RUB-Wissenschaftlern konnte zeigen, dass in Spermien ein Riechrezeptor vorkommt, wie man ihn sonst nur in der Nase findet. Das passende Duftmolekül, das riecht wie Maiglöckchen, induziert eine Erhöhung der Schwimmgeschwindigkeit und lockt die Samenzellen zur Duftquelle. Mit einem antagonistisch wirkenden Duftstoff können diese Wirkungen komplett aufgehoben werden. "Unsere Arbeit identifiziert einen grundlegend neuen molekularen Mechanismus für die Wegfindung der Spermien, der die Erfolgsrate bei der künstlichen Befruchtung steigern, aber auch für neue Modelle der Kontrazeption genutzt werden kann", so Prof. Hatt.

Zufallstreffer der Spermien sind sehr unwahrscheinlich

Die Wege der Samenzellen und des Eis sind im Eileiter entgegengesetzt. Während die Samenzellen Eileiter aufwärts wandern, geht die Eizelle in Richtung Gebärmutter. Spermien und Eizelle treffen einander idealerweise im ersten Abschnitt des Eileiters, der sog. Ampulle. Dies erfordert aber das richtige Timing. Die Spermien benötigen nach dem Einbringen in die Scheide etwa ein bis zwei Stunden, um bis zur Ampulle zu gelangen. Von den 300 Millionen Spermien, die die vaginale Startlinie überqueren, nehmen nur etwa 200-300 erfolgreich die Hürden von Muttermund und Gebärmutter (Zervix und Uterus). Den bis dahin Überlebenden steht dann noch die strapaziöse Reise durch den unendlich langen Eileiter bevor. Dabei stellen sich viele Hindernisse in den Weg. Sind die Zellen dann in der richtigen Umgebung angelangt, ist ihre Spürnase wieder gefragt für die Kurzstreckenführung zur Eizelle hin. Denn nur unter zur Hilfenahme von chemischen Substanzen, die von der Eizelle abgegeben werden, lässt sich ein Zusammentreffen von Spermium und Eizellen in den Weiten des Eileiters erklären. Rein zufällig wäre ein Zusammentreffen sehr unwahrscheinlich. Bereits vor etwa zehn Jahren konnte Prof. Hatt mit einigen Kollegen zeigen, dass sich im Anfangsteil des Spermienschwanzes Ionenkanäle befinden, die man mit ähnlicher Struktur und Funktion auch in Riechzellen nachweisen kann (Nature, 1994). Eine offene Frage war seitdem, wie diese Kanäle aktiviert werden, die für die Richtungssteuerung der Spermien so entscheidend sind wie die Ruder bei einem Schiff.

Spermien mögen Maiglöckchenduft ...

Die neuen Funde beweisen: Duftstoffe sind es, die einen Rezeptor in der Spermienmembran aktivieren und dadurch eine biochemische Verstärkungskaskade starten, die Spermien zu einer gezielten Richtungsbewegung veranlasst. Am Lehrstuhl für Zellphysiologie der Ruhr-Universität konnte das Team um Prof. Hatt (insbesondere Dr. Marc Spehr, sowie Dr. Christian Wetzel, Dr. Günter Gisselmann und Dipl.-Biol. Alexandra Poplawski) gemeinsam mit amerikanischen Kollegen (Dr. A. Riffel, Prof. Dr. R. Zimmer) zeigen, dass ein Duftrezeptorprotein, das normalerweise in der Nase zu finden ist, auch in der Membran von Spermien vorkommt. Mit Hilfe von modernen molekularbiologischen Techniken und vor allem bildgebenden Verfahren (Calcium-Imaging) gelang es dieser Forschergruppe sogar, ein genaues molekulares Duftprofil zu erstellen, mit dem dieser Rezeptor stimuliert werden kann. Als am besten wirksame Düfte wurden Bourgeonal und Zyklamal entdeckt, zwei synthetische Substanzen, die typischerweise benutzt werden, um den Duft von Maiglöckchen industriell zu imitieren. Der Rezeptor ist sehr spezifisch für bestimmte funktionale Bereiche des Moleküls, erlaubt aber an anderen Positionen kleine Änderungen ohne wesentlichen Wirkverlust. Ähnlich hohe Spezifität wurden von den Autoren vor zwei Jahren bereits für den einzigen bisher bekannten menschlichen Rezeptor aus dem Riechsystem, den "Helional"-Rezeptor beschrieben. Neben der sog. rekombinanten Expression dieses Rezeptors 17-4 in menschlichen embryonalen Nierenzellen, gelang es den Wissenschaftlern auch, diesen Rezeptor in lebenden menschlichen Spermien über biochemische und bildgebende Verfahren funktional nachzuweisen. Spermien reagieren mit einer Kalziumerhöhung auf exakt das gleiche Duftprofil, das für den rekombinanten exprimierten Rezeptor gezeigt wurde.

... blockierender Duft macht sie orientierungslos und langsam

Darüber hinaus machten die Forscher bei der Suche nach wirksamen Duftsubstanzen eine weitere Aufsehen erregende Entdeckung: Sie fanden einen Riechstoff, der als kompetitiver Blocker (Antagonist) am Rezeptor 17-4 wirkt. In seiner Gegenwart verliert der stimulierende Duft seine Wirksamkeit. Die zentrale Frage war nun, ob und wie diese Duftstoffe das Schwimmverhalten von Spermien beeinflussen. In Verhaltensversuchen an menschlichen Spermien zeigte sich, dass sich die Samenzellen in ihrer Schwimmrichtung exakt auf den Maiglöckchenduft (Bourgeonal) hin orientieren und außerdem ihre Schwimmgeschwindigkeit verdoppeln. In Gegenwart der blockierenden Substanz Undekanal war dieser Effekt nicht zu sehen. Die Spermien schwammen wieder langsam ziellos umehr.

Erfolgreiche künstliche Befruchtung, sichere Verhütung

Mit diesen Ergebnissen ist es erstmals gelungen, eine Gruppe von chemischen Substanzen zu identifizieren, die durch Aktivierung eines in der Spermienmembran eingebauten Rezeptors gezielt Spermienbewegungen steuern können. "Jetzt müssen wir nur noch diese Substanz in der Follikelflüssigkeit oder in der Umgebung menschlicher Eizellen nachweisen, dann ist der erste biologisch aktive Lockstoff für menschliche Spermien gefunden", spekuliert Professor Hatt. Der Einsatz von Lockstoffen könnte von weitreichender Bedeutung für eine erfolgreiche in vitro Fetilisations-Therapie sein, um kinderlosen Ehepaaren zu ihrem Kinderwunsch zu verhelfen. Aber es besteht auch die Hoffnung, durch Verwendung des blockierenden Duftes Ansätze für eine neue, Frauen nicht belastende, völlig hormonfreie, empfängnisverhütende Therapie zu entwickeln. "Man kann den Spermien sozusagen die Nase zu halten und sie dadurch am Auffinden der Eizelle hindern", meint Prof. Hatt.

Die Suche nach Rezeptoren geht weiter

Jetzt sind die Bochumer Forscher noch weiteren Riechrezeptoren in Spermien auf der Spur (vermutlich gibt es etwa zehn davon) und dabei zu klären, ob verschiedene Düfte mit unterschiedlichen Wirkungen den Spermien helfen, den beschwerlichen Weg vom Uterus bis zur Eizelle zu finden.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt
Dr. Marc Spehr
Lehrstuhl für Zellphysiologie
Fakultät für Biologie der Ruhr-Universität Bochum
44780 Bochum
Tel. 0234 - 32-24586
E-Mail: hanns.hatt@ruhr-uni-bochum.de
marc.spehr@ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/299/5615/1993
http://www.ruhr-uni-bochum.de/aktuell/spermien.htm

Weitere Berichte zu: Duft Düfte Eileiter Eizelle Rezeptor Samenzelle Spermien Tirilazad

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Licht zur Herstellung energiereicher Chemikalien nutzen
22.05.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Junger Embryo verspeist gefährliche Zelle
22.05.2018 | Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Self-illuminating pixels for a new display generation

There are videos on the internet that can make one marvel at technology. For example, a smartphone is casually bent around the arm or a thin-film display is rolled in all directions and with almost every diameter. From the user's point of view, this looks fantastic. From a professional point of view, however, the question arises: Is that already possible?

At Display Week 2018, scientists from the Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP will be demonstrating today’s technological possibilities and...

Im Focus: Raumschrott im Fokus

Das Astronomische Institut der Universität Bern (AIUB) hat sein Observatorium in Zimmerwald um zwei zusätzliche Kuppelbauten erweitert sowie eine Kuppel erneuert. Damit stehen nun sechs vollautomatisierte Teleskope zur Himmelsüberwachung zur Verfügung – insbesondere zur Detektion und Katalogisierung von Raumschrott. Unter dem Namen «Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory» erhält die Forschungsstation damit eine noch grössere internationale Bedeutung.

Am Nachmittag des 10. Februars 2009 stiess über Sibirien in einer Höhe von rund 800 Kilometern der aktive Telefoniesatellit Iridium 33 mit dem ausgedienten...

Im Focus: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Ins Herz der Blaualgenblüte: IOW-Segelexpedition „BloomSail“ geht an den Start

22.05.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Junger Embryo verspeist gefährliche Zelle

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Raumschrott im Fokus

22.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics