Erkenntnisse über die sogenannte Diapause können das Verständnis von weiblicher Unfruchtbarkeit fördern

Oxytocin, ein Hormon, das bereits für seine Rolle bei der Geburt, der Milchabgabe und der Mutter-Kind-Bindung bekannt ist, könnte eine neue Aufgabe bei der Fortpflanzung von Säugetieren haben. In Zeiten von mütterlichem Stress kann das Hormon die Entwicklung eines Embryos nach der Empfängnis um Tage bis Wochen verzögern, wie eine neue Studie an Nagetieren zeigt. Laut den Autoren könnten die Erkenntnisse über die sogenannte „Diapause“ neue Einblicke in Schwangerschafts- und Fruchtbarkeitsprobleme beim Menschen bieten.

Was die Diapause ist

Unter der Leitung von Forschern des NYU Langone Health wurde in der Studie die Diapause untersucht, bei der ein Embryo in einem frühen Entwicklungsstadium vorübergehend sein Wachstum einstellt, bevor er sich an der Gebärmutterschleimhaut seiner Mutter festsetzt, ein entscheidender Schritt, der zur Bildung der Plazenta führt. Die Diapause, die bei Arten wie Gürteltieren, Riesenpandas und Robben beobachtet wurde, soll sich entwickelt haben, um werdenden Müttern dabei zu helfen, knappe Ressourcen (z. B. Muttermilch) zu erhalten, indem sie die Geburt verzögern, bis sie genug haben, um sich erfolgreich um ihren Nachwuchs zu kümmern.

Obwohl jüngste Studien Hinweise darauf gefunden haben, dass eine Form der Diapause auch bei Menschen auftreten kann, sind die zugrunde liegenden Mechanismen bisher unklar geblieben. Die Ergebnisse bei Mäusen zeigten, dass eine Art von Stress, der eine Diapause verursachen kann, die Milchproduktion und -abgabe (Laktation) ist, da die Mutter dabei Nährstoffe aus ihrem Körper an bereits geborene und an im Mutterleib heranwachsende Jungtiere abgibt. Die Studie ergab, dass die Zeit zwischen Empfängnis und Geburt (Tragzeit) – bei diesen Tieren normalerweise 20 Tage – bei trächtigen Nagetieren, die bereits einen Wurf säugen, um etwa eine Woche verzögert war. Darüber hinaus zeigte das Forschungsteam, dass diese Verzögerung durch einen Anstieg der Oxytocinproduktion verursacht wurde, deren Spiegel bekanntermaßen ansteigt, wenn eine Mutter laktiert.

Die Rolle von Oxytocin bei Unfruchtbarkeit, Früh- und Fehlgeburten

Um diese Rolle des Hormons zu bestätigen, setzten die Forscher Mäuseembryonen im Labor einer Einzeldosis (entweder 1 Mikrogramm oder 10 Mikrogramm) Oxytocin aus und stellten fest, dass selbst diese geringen Mengen ihre Einnistung in die Gebärmutter um bis zu drei Tage verzögerten. Das Team stellte fest, dass die Schwangerschaft nicht nur unterbrochen wurde, sondern dass Schwankungen des Hormons, die groß genug waren, um die während der Stillzeit gemessenen Mengen und Zeitpunkte nachzuahmen, in fast allen Fällen zum Verlust der Schwangerschaft bei den Mäusen führten. „Unsere Ergebnisse geben Aufschluss über die Rolle von Oxytocin in der Diapause“, so der Co-Autor der Studie, Dr. Moses Chao, Professor in den Abteilungen für Zellbiologie, Neurowissenschaften und Psychiatrie an der NYU Grossman School of Medicine.“ Aufgrund dieses neu entdeckten Zusammenhangs ist es möglich, dass Anomalien bei der Produktion dieses Hormons eine Rolle bei Unfruchtbarkeit, Frühgeburten, verzögerten Geburten und Fehlgeburten spielen.“

In einem anderen Teil der Studie suchte das Team nach einem Mechanismus, der es Embryonen ermöglicht, auf einen Oxytocin-Anstieg zu reagieren. Die Forscher fanden heraus, dass das Hormon an spezielle Proteine, sogenannte Rezeptoren, auf der Oberfläche einer Zellschicht binden kann, die als Trophektoderm bekannt ist und den frühen Embryo umgibt und schließlich die Plazenta bildet. Insbesondere Mäuseembryonen, die genetisch so verändert wurden, dass sie keine Oxytocinrezeptoren mehr hatten, lebten lange genug, um sich in die Plazenta ihrer Mutter einzunisten, und zwar in viel geringerer Zahl als normale Embryonen. Dies deutet darauf hin, dass die Fähigkeit, auf Oxytocin-Spitzen zu reagieren und somit in die Diapause zu gehen, für das Überleben der sich entwickelnden Jungtiere irgendwie wichtig ist, sagt Chao, der diese Schutzfunktion genauer untersuchen möchte.

Wie diese Entdeckungen in die Reproduktionsmedizin einfließen könnten

„Obwohl Unfruchtbarkeit und Entwicklungsprobleme, die während der Schwangerschaft auftreten können, sehr häufig sind, sind sie noch immer kaum erforscht, und können verheerende Auswirkungen auf Eltern und ihre Kinder haben“, so der leitende Autor der Studie, Dr. Robert Froemke. Ein tieferes Verständnis der Faktoren, die zu diesen Problemen beitragen, könnte es Experten ermöglichen, sie in Zukunft besser anzugehen‘, fügte Froemke hinzu, der Skirball-Professor für Genetik in der Abteilung für Neurowissenschaften an der NYU Grossman School of Medicine ist. Froemke ist außerdem Professor in der Abteilung für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde – Kopf- und Halschirurgie und sagt, dass die Forscher als Nächstes untersuchen wollen, wie das Zellwachstum nach der Diapause wieder in Gang gesetzt wird.

Darüber hinaus will das Team erforschen, wie sich die Diapause auf die Gesundheit und Entwicklung der Nachkommen nach der Geburt auswirken kann, und herausfinden, ob und wie ihre Entdeckungen in die Reproduktionsmedizin einfließen können. Froemke gibt zu bedenken, dass die Studienergebnisse zwar vielversprechend sind, Mäuse und Menschen – obwohl beide Säugetiere – jedoch erhebliche Unterschiede in ihren Fortpflanzungsprozessen aufweisen. Er fügt hinzu, dass in der aktuellen Untersuchung nicht beleuchtet wurde, welche Rolle andere schwangerschaftsbezogene Hormone wie Östrogen und Progesteron in der Diapause spielen könnten.