Menschliches Leben beginnt mit einem "Feuerwerk"

Anhand der Zink-Funkenexplosion, die bei der Aktivierung der Eizelle durch das Spermium ausgelöst wird, lässt sich die Gesundheit des entstehenden Embryos beurteilen

Wissenschaftler der Northwestern University haben erstmals entdeckt und filmen können, was passiert, wenn eine menschliche Eizelle von einem Spermium befruchtet wird, das in diese eindringt. Es ist wie ein Freudentaumel. Die Zelle leuchtet auf und es ereignet sich eine Explosion an Strahlen. Interessant ist nicht nur das Schauspiel, das einem Feuerwerk aus Freude über die gelungene Vereinigung gleicht, sondern auch, dass sich an der Größe der Eruption von Zinkfunken ablesen lässt, wie gesund die Eizelle ist und welche Chancen bestehen, dass sich ein gesunder Embryo daraus entwickelt.

Die Wissenschaftler berichten über ihre Entdeckung in Scientific Reports. Erstmals konnten bei menschlichen Eizellen die Zinkfunken dokumentiert werden, die durch ein Enzym des Spermiums ausgelöst werden, das die Eizelle aktiviert. Das Phänomen wurde zuvor bei tierischen Eizellen beobachtet, aber angeblich noch nicht bei menschlichen.

Ausgelöst werden die Zinkfunken außerhalb der Zelle über die Freisetzung von Calcium in der Zelle durch Aktivierungsfaktoren des Spermiums wie phospholipase C. Mit der Aktivierung wird eine weitere Befruchtung verhindert (Polyspermieblock) und die Mitose eingeleitet. Festgestellt haben die Wissenschaftler, dass das "Feuerwerk" unterschiedlich heftig ausfällt. Bekannt ist, dass die Calcium-Konzentration bei der Befruchtung auch für die In-Vitro-Fertilisation bedeutsam und die Vitalität des Embryos beeinflusst. Liegt ein Calcium-Mangel vor, werden den Eizellen Calcium-Ionophor zugesetzt, um die Aktivierung der Eizelle zu verstärken.

An Tierversuchen hatten die Wissenschaftler allerdings zuvor zeigen können, dass auch gesunde Embryos ohne Calcium-Oszillationen entstehen können, wenn in die Eizellen inaktive Spermiumköpfe zusammen mit einer Behandlung mit einer Zinkverbindung injiziert werden. Es scheint also alleine darauf anzukommen, dass die Zinkregulation richtig geschieht, um die Eizelle zu aktivieren und die embryonale Entwicklung einzuleiten. Daraus leiten die Wissenschaftler ab, dass die Freisetzung des Zink in der Zelle, das aus ihr austritt, also die Stärke des Zinkfeuerwerks ein Indiz dafür ist, wie lebensfähig ein Embryo wird.

Das Zink-Feuerwerk bei der Befruchtung beobachten zu können, heißt, so die Wissenschaftler, sehen zu können, wie die Qualität der Eizellen ist und sie selektieren zu können. Für ihre Versuche haben die Wissenschaftler ein Enzym in die Eizelle injiziert, das Calcium in dieser stimuliert, wodurch aus den Zellen Zink binnen Minuten entweicht. Die Zellen durften nicht mit menschlichen Spermien befruchtet werden, weil dies gesetzlich verboten wäre.

Wenn die Eizelle das Zink freigibt, bindet es sich außerhalb der Zelle mit kleinen Molekülen, die mit der Fluoreszenzmikroskopie Licht emittieren und damit sichtbar werden. Die Entdeckung gilt als Möglichkeit, visuell und nicht-invasiv während der In-Vitro-Fertilisation die Gesundheit einer Eizelle und eines Embryos vor der Einpflanzung bestimmen zu können.