Immunzellen steuern die Geschlechtsumkehr bei Zebrafischen, eine Entdeckung, die die Behandlung weiblicher Unfruchtbarkeit verbessern könnte

Mutationen, die die Entwicklung von Keimzellen stören, führen zu Unfruchtbarkeit oder Geburtsfehlern. Mutationen, die beim Menschen zu weiblicher Unfruchtbarkeit führen, wie beispielsweise Mutationen im Gen BMP15, verursachen auch bei Zebrafischen Unfruchtbarkeit. Bei weiblichen Zebrafischen kann es jedoch zu einer vollständigen Umkehrung der Geschlechtsmerkmale kommen.

Forscher der Icahn School of Medicine und der University of California, Davis haben untersucht, wie der Verlust von Eierstockzellen sowie die Geschlechtsumkehr bei Fischen vom Eierstock zum Hoden verhindert werden können. Die Experten untersuchten, welche spezifischen Zellen Eierstockversagen und Geschlechtsumkehr begünstigen, und ermittelten durch die Identifizierung dieser Zellen mögliche Wege zur Verhinderung von Eierstockversagen.

Ihre Erkenntnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Wissenschaftliche Fortschritte.

Beim Menschen, wie auch beim Zebrafisch, beginnt die Bildung der Geschlechtsorgane mit einer Genitalleiste, die bei Männchen und Weibchen identisch ist und später einen Eierstock oder Hoden bildet. Nach der Geschlechtsbestimmung kann es bei einem Eierstock zu einem vorzeitigen Eierstockversagen infolge von Fruchtbarkeitsstörungen oder zum Verlust von Zellen und Follikeln kommen, was zu einer Vermännlichung führt. Unter Maskulinisierung versteht man die Entwicklung männlicher Geschlechtsmerkmale bei einer Frau. Bei weiblichen Zebrafischen kann ein Eierstockversagen zu einer vollständigen Geschlechtsumwandlung von Frau zu Mann führen.

Die Forscher fanden heraus, dass Eierstock-Immunzellen, sogenannte Makrophagen, die entscheidenden Treiber für Eierstockversagen und Maskulinisierung sind, heißt es in der Studie. Die Aufrechterhaltung der Eierstockfollikel bei Tieren erfordert das Gen BMP15. In ähnlicher Weise wurde BMP15 beim Menschen mit Fortpflanzungsstörungen in Verbindung gebracht, die eine vorzeitige Ovarialinsuffizienz oder ein vorzeitiges Ovarialversagen verursachen. Diese Erkrankungen führen nicht nur zu Unfruchtbarkeit, sondern wirken sich auch allgemeiner auf die weibliche Gesundheit aus, einschließlich Knochen-, Herz-Kreislauf-, neurologischen und Autoimmunerkrankungen wie rheumatoider Arthritis und Lupus.

In dieser Studie verwendeten die Experten genetische Ansätze, um nach Zelltypen zu suchen, die für das Ovarialversagen im Zusammenhang mit Mutationen im BMP15-Gen verantwortlich sind. Sie fanden heraus, dass die vollständige Eliminierung von Makrophagen den Verlust von Eierstockzellen und eine Geschlechtsumkehr verhinderte. Darüber hinaus verwendeten sie Einzelzell-RNA-Sequenzierung, um die Gene zu identifizieren, die von einzelnen Zellen in den Eierstöcken der Fische exprimiert werden, und identifizierten eine Untergruppe von Zellen, die immunregulierende Proteine ​​produzieren.

„Die von uns identifizierten Zellen und Signalwege stellen potenzielle therapeutische Ziele dar, um die Fruchtbarkeit zu erhalten und Fortpflanzungsstörungen zu lindern, einschließlich des polyzystischen Ovarialsyndroms und des vorzeitigen Ovarialversagens [a] Frau und könnte Auswirkungen auf die Menopause haben, sowie Modifikationen der therapeutischen Ansätze zur Krebsbehandlung, um die Fruchtbarkeit zu erhalten“, sagte die korrespondierende Autorin Florence Marlow, Ph.D., außerordentliche Professorin für Zell-, Entwicklungs- und Regenerative Biologie und Forscherin im Black Family Stem Cell Institute an der Icahn School of Medicine am Mount Sinai.

„Diese Arbeit kann zu einer früheren Erkennung und verbesserten Therapien oder Interventionen bei vorzeitiger Ovarialinsuffizienz führen. Eine frühzeitige Erkennung und bessere Therapieansätze für Fortpflanzungsstörungen und Behandlungen, die die Eierstockfunktion erhalten, werden tiefgreifende Auswirkungen auf die Gesundheit und das Wohlbefinden der Patientinnen haben.“

Als nächstes wird das Marlow Lab forschen, um die embryonalen Ursprünge der das Immunsystem aktivierenden Zellpopulationen zu verstehen und wie Sexualhormone die Immunzellpopulationen im Eierstock und Hoden beeinflussen, da dies Einblick in die beobachteten geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Immunfunktion geben könnte in Menschen.