Warum ist es für Menschen so schwer, ein Baby zu bekommen?

Neue Forschungsergebnisse eines Wissenschaftlers des Milner Center for Evolution an der University of Bath deuten darauf hin, dass „egoistische Chromosomen“ erklären, warum die meisten menschlichen Embryonen sehr früh sterben. Die Studie, erschienen in PLoS-Biologiedie erklärt, warum Fischembryonen in Ordnung sind, aber leider Menschenembryos oft nicht überleben, hat Auswirkungen auf die Behandlung von Unfruchtbarkeit.

Etwa die Hälfte der befruchteten Eizellen stirbt sehr früh, bevor eine Mutter überhaupt weiß, dass sie schwanger ist. Tragischerweise werden viele von denen, die überleben, um eine anerkannte Schwangerschaft zu werden, nach einigen Wochen spontan abgetrieben. Solche Fehlgeburten sind sowohl bemerkenswert häufig als auch sehr belastend.

Professor Laurence Hurst, Direktorin des Milner Center for Evolution, untersuchte, warum es trotz hunderttausendjähriger Evolution für Menschen immer noch so vergleichsweise schwer ist, ein Baby zu bekommen.

Die unmittelbare Ursache für viele dieser frühen Todesfälle ist, dass die Embryonen die falsche Anzahl von Chromosomen haben. Befruchtete Eier sollten 46 Chromosomen haben, 23 von der Mutter in den Eiern, 23 vom Vater in den Spermien.

Professor Hurst sagte: „Sehr viele Embryonen haben die falsche Anzahl an Chromosomen, oft 45 oder 47, und fast alle von ihnen sterben im Mutterleib. Selbst in Fällen wie dem Down-Syndrom mit drei Kopien von Chromosom 21 werden leider etwa 80 % nicht entstehen es zu Ende.“

Warum sollte der Gewinn oder Verlust eines Chromosoms so häufig vorkommen, wenn es auch so tödlich ist?

Es gibt eine Reihe von Hinweisen, die Hurst zusammengestellt hat. Erstens, wenn der Embryo die falsche Chromosomenzahl hat, liegt dies normalerweise an Fehlern, die bei der Eizellbildung bei der Mutter auftreten, nicht bei der Samenbildung im Vater. Tatsächlich haben über 70 % der hergestellten Eier die falsche Anzahl an Chromosomen.

Zweitens passieren die Fehler im ersten von zwei Schritten bei der Herstellung von Eiern. Dieser erste Schritt ist, wie bereits zuvor festgestellt wurde, anfällig für Mutationen, die den Prozess stören, so dass sich die Mutation „eigennützig“ in mehr als 50 % der Eizellen einschleichen kann und die Zerstörung des Partnerchromosoms erzwingt, ein Prozess, der als bekannt ist Zentromerantrieb. Dies ist bei Mäusen gut untersucht, wurde lange beim Menschen vermutet und früher vermutet, dass es irgendwie mit dem Problem des Chromosomenverlusts oder -gewinns zusammenhängt.

Was Hurst bemerkte, war, dass bei Säugetieren eine egoistische Mutation, die dies versucht, aber scheitert, was zu einem Ei mit einem zu vielen oder einem zu wenig Chromosom führt, evolutionär immer noch besser dran sein kann. Da die Mutter den sich entwickelnden Fötus im Mutterleib kontinuierlich ernährt, ist es bei Säugetieren evolutionär vorteilhaft, dass Embryonen, die sich aus fehlerhaften Eiern entwickeln, früher verloren gehen, anstatt bis zur vollen Geburt getragen zu werden. Das bedeutet, dass die überlebenden Nachkommen besser abschneiden als der Durchschnitt.

Hurst erklärte: „Dieser erste Schritt der Eierherstellung ist seltsam. Ein Chromosom eines Paares geht in das Ei, das andere wird zerstört. Aber wenn ein Chromosom ‚weiß‘, dass es zerstört wird, hat es nichts zu verlieren Bemerkenswerte neuere molekulare Beweise haben ergeben, dass einige Chromosomen, wenn sie erkennen, dass sie während dieses ersten Schritts zerstört werden, ihre Vorgehensweise ändern, um zu verhindern, dass sie zerstört werden, was möglicherweise Chromosomenverlust oder -gewinn und den Tod des Embryos verursacht.

„Bemerkenswert ist, dass, wenn der Tod des Embryos den anderen Nachkommen dieser Mutter zugute kommt, da sich das egoistische Chromosom oft in den Brüdern und Schwestern befindet, die die zusätzliche Nahrung erhalten, die Mutation besser dran ist, weil sie Embryonen tötet.“

„Fische und Amphibien haben dieses Problem nicht“, kommentierte Hurst. „In über 2000 Fischembryonen wurde kein einziger mit Chromosomenfehlern von der Mutter gefunden“. Die Raten bei Vögeln sind ebenfalls sehr niedrig, etwa 1/25 der Rate bei Säugetieren. Dies, bemerkt Hurst, ist ebenso vorhersehbar, da es eine gewisse Konkurrenz zwischen Nestlingen gibt, nachdem sie geschlüpft sind, aber nicht vorher.

Im Gegensatz dazu ist Chromosomenverlust oder -gewinn ein Problem für jedes untersuchte Säugetier. Hurst kommentierte: „Es ist ein Nachteil, unsere Nachkommen im Mutterleib zu ernähren. Wenn sie früh sterben, profitieren die Überlebenden. Es macht uns anfällig für diese Art von Mutation.“

Hurst vermutet, dass Menschen tatsächlich besonders anfällig sind. Bei Mäusen gibt der Tod eines Embryos den Überlebenden in derselben Brut Ressourcen. Dies erhöht die Überlebenschancen der anderen um etwa 10%. Menschen bekommen jedoch normalerweise immer nur ein Baby zur Zeit, und der frühe Tod eines Embryos ermöglicht es einer Mutter, sich schnell wieder fortzupflanzen – sie wusste wahrscheinlich nicht einmal, dass ihre Eizelle befruchtet war.

Vorläufige Daten zeigen, dass Säugetiere wie Kühe mit jeweils einem Embryo aufgrund von Chromosomenfehlern besonders hohe Embryosterblichkeitsraten zu haben scheinen, während solche mit vielen Embryonen in einer Brut, wie Mäuse und Schweine, etwas niedrigere Raten zu haben scheinen.

Hursts Forschung deutet auch darauf hin, dass niedrige Konzentrationen eines Proteins namens Bub1 sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen zu einem Verlust oder Gewinn eines Chromosoms führen können.

Hurst sagte: „Die Bub1-Spiegel sinken, wenn Mütter älter werden und die Rate der embryonalen Chromosomenprobleme steigt. Die Identifizierung dieser Suppressorproteine ​​und die Erhöhung ihres Spiegels bei älteren Müttern könnte die Fruchtbarkeit wiederherstellen.

„Ich hoffe auch, dass diese Erkenntnisse ein Schritt dazu sind, Frauen zu helfen, die Schwierigkeiten haben, schwanger zu werden, oder wiederholt Fehlgeburten erleiden.“