Spermien orten Eizellen anhand mehrerer unterschiedlicher Reize, wie Forscher wissen: Wenn die Umgebungstemperatur stimmt, dann erkennen die Samenzellen ihr Ziel im Eileiter schon aus einiger Entfernung an Duftmolekülen, die für uns Menschen nach Maiglöckchen riechen. Die Lockstoffe regen dabei Rezeptoren an, die den Kalziumgehalt in der Samenzelle erhöhen, was die Bewegung der Spermiengeißel erhöht und die Schwimmgeschwindigkeit nahezu verdoppelt. Am Ziel ihrer Anstrengungen sind die Spermien dann allerdings noch nicht: Die schnellsten Schwimmer müssen nun aber vor allen Konkurrenten auch noch die feste Hüllschicht durchdringen, die die Eizelle umgibt. Und auch dabei muss sie ein Botenstoff unterstützen, den die Eizelle abgibt – das weibliche Hormon Progesteron.
Weibliches Hormon aktiviert Spermien | Das weibliche Hormon Progesteron (grün) wirkt auf die CatSper-Ionenkanäle (rot) im Spermienschwanz, die daraufhin Kalziumionen (gelb) einströmen lassen. Die CatSper-Kanäle und Progesteron sind damit ein wichtiger Teil des Navigationssystems, das die Spermien zur Eizelle führt.
Die molekularen Zusammenhänge dieses letzten Schritts der Befruchtung beleuchten jetzt zwei Forschergruppen um Yuriy Kirichok von der University of California in San Francisco sowie Benjamin Kaupp von der Universität Bonn und Kollegen. Dabei konzentrierten sich die Wissenschaftler auf einen Ionenkanal, der besonders in den Geißelschwänzen der Spermien häufig eingebaut ist, das so genannte CatSper-Protein. Die Bedeutung dieses Kanals für die Befruchtung war ebenfalls schon bekannt: Fehlt er, so bewegen sich die Spermien zwar, als sei nichts geschehen, sie können aber nicht länger in die Eizelle eindringen. Aber erst jetzt, ein knappes Jahrzehnt nach der Entdeckung von CatSper, erkannten die Forscher, dass CatSper tatsächlich durch Progesteron aktiviert wird, das in den die Eizelle umgebenden Kumuluszellen gebildet wird.
Das freigesetzte Steroidhormon sorgt am Rezeptor dann für den schon beschriebenen Kalziumioneneinstrom und die anschließend verdoppelte Anstrengung der Spermien auf der Zielgerade. Dass die auf der Außenseite der Zelle stationierten Rezeptoren von einem Steroidhormon aktiviert werden, hatten Forscher nicht vermutet: Steroide sind eher bekannt dafür, in die Zellen einzudringen und Rezeptorstrukturen im Zellkern anzusteuern.
Womöglich könnten Erkenntnisse wie diese in Zukunft dazu beitragen, neue Verhütungsmittel zu entwickeln, die die Befruchtungsfähigkeit der Spermien einschränken. Vielleicht sind Schäden in den nun aufgedeckten Zellmechanismen auch eine Ursache für männliche Zeugungsunfähigkeit. (jo)
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