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Wenn Männer älter werden, enthält ihr Sperma mehr krankheitsverursachende Mutationen
Zum ersten Mal haben Wissenschaftler die Quelle einiger schwerer krankheitsverursachender Mutationen in den Spermien produzierenden Röhren in den Hoden gesunder Männer ausfindig gemacht.
Als ein Mann altert, enthält sein Sperma einen zunehmenden Anteil von Zellen mit egoistischen Mutationen, sagen die Forscher.
Andrew Wilkie, Nuffield - Professor für Pathologie an der Universität von Oxford in Großbritannien, und Kollegen beschreiben ihre Ergebnisse in einem Artikel, der im Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Die Autoren schlagen vor, dass ihre Arbeit helfen sollte, besser zu verstehen, wie genetische Krankheiten bei Kindern entstehen können, die von Eltern geboren werden, die sie selbst nicht haben.
Männer werden nicht mit vorgefertigten Samenzellen geboren (im Gegensatz dazu werden Frauen mit all ihren Eizellen geboren). Die Spermaproduktion beginnt in der Pubertät, in einem Wirrwarr von Spaghetti-ähnlichen Röhren - den Samenkanälchen - in den Hoden. Jeder Hoden enthält etwa 400 m Samenkanälchen.
In den Samenkanälchen bilden spezielle Stammzellen, die Spermatogonien, Samenzellen. Ein Spermatogonium teilt sich in zwei Zellen - eine, die schließlich in eine Samenzelle reift, und die andere ist ein neues Spermatogonium, so dass sich der Zyklus wiederholen kann. Die Hoden eines Mannes produzieren auf diese Weise jeden Tag Millionen von Spermien und neue Spermatogonien.
Bei jedem Zellzyklus wird die DNA im alten Spermatogonium in die zwei neuen Zellen kopiert - das neue Spermatogonium und die Zelle, die als Samenzelle bestimmt ist. Aber immer wieder kommt es in der DNA zu einem Kopierfehler - einer Mutation, die sich in neuen Generationen von Zellen fortsetzt.
Der Anteil der Spermien mit "egoistischen Mutationen" nimmt mit zunehmendem Alter zu
Einige DNA-Mutationen sind harmlos, aber einige sind nicht und können zu genetischen Störungen führen. Aber die Forscher fanden heraus, dass in einigen Fällen der Anteil der Spermien, die eine bestimmte Mutation tragen, viel höher ist, als man von spontanen Kopierfehlern in Spermatogonien erwarten würde.
Sie zeigten, dass einige Mutationen, die in der Spermatogonie auftreten, ihre eigenen Chancen erhöhen, sich vorwärts zu verbreiten - sie nennen sie "selbstsüchtige Mutationen".
Es scheint, dass die Wirkung egoistischer Mutationen darin besteht, dass die Spermatogonien bei jedem Zellzyklus mehr als ein neues Spermatogonium hervorbringen, wobei jedes die Mutation trägt.
Wenn also ein Mensch altert und seine Spermienproduktion mehr Zellzyklen durchläuft, enthält sein Sperma einen zunehmenden Anteil an Zellen mit selbstsüchtigen Mutationen.
Die Forscher vergleichen den Prozess mit Krebs, bei dem defekte Zellen schneller wachsen als gesunde Zellen und schließlich einen Tumor bilden.
In ihrer Studie untersuchten sie eine seltene Erbkrankheit namens Apert-Syndrom, die die Entwicklung des Schädels und der Gliedmaßen beeinflusst. Die Krankheit betrifft etwa 1 von 60.000 bis 70.000 Babys.
Ältere Männer neigen dazu, mehr Apert-Mutationen zu produzieren
Die Eltern der meisten Kinder, die mit dem Apert-Syndrom geboren wurden, haben es nicht, und Prof. Wilkie und Kollegen - die es seit 20 Jahren studieren - haben gezeigt, dass es durch neue Mutationen in einem Gen namens FGFR2 verursacht wird, die spontan im Vater entstehen Spermaproduktion.
Basierend auf dem Wissen, wie spontane Mutationen passieren, könnte man erwarten, dass das Apert-Syndrom extrem selten ist, und zwar - aber, bemerken Sie, die Autoren, Fälle treten bis zu 1000-mal häufiger auf, als sie auf dieser Grundlage hätten.
Um herauszufinden, warum Apert-Syndrom häufiger als erwartet auftritt, hat das Team Spermien von Vätern von Kindern mit und ohne Krankheit verglichen und festgestellt, dass beide Gruppen seltene Spermien mit der FGFR2-Mutation hatten.
Co-Autorin Anne Goriely, Dozentin für Humangenetik in Oxford, erklärt:
"Der Prozess, der Apert-Syndrom hervorruft, passiert bei jedem Mann, was bedeutet, dass jedes Paar ein Kind mit Apert-Syndrom haben kann, unabhängig von der Gesundheit der Eltern."
Allerdings fanden sie heraus, dass ältere Männer tendenziell mehr Apert-Mutationen produzierten.
Das Team fand heraus, dass normale Männer auch Spermien mit anderen Mutationen produzieren, die tödliche Formen von Kleinwuchs und anderen schweren Krankheiten verursachen. Aber da es so viele Millionen von Spermien gibt, sind die Chancen, dass eine Mutation in einem Spermium ist, das ein Ei befruchtet, sehr gering.
Männer, die die Vaterschaft aufschieben, sollten die Risiken verstehen
In ihrer Studie identifizierte das Team, wo die mutierten Zellen in den Hoden normaler Männer wachsen. Sie untersuchten die Samenkanälchen von Männern, deren Hoden aus chirurgischen Gründen entfernt worden waren und die sie für Forschungszwecke zur Verfügung gestellt hatten.
Sie entwickelten Techniken, um die abnormalen Bereiche der Samenkanälchen zu lokalisieren, und mit einem laserbetriebenen Mikroskop konnten sie die Regionen isolieren und detaillierte genetische Analysen durchführen. Aus diesen Analysen identifizierten sie bei 13 der 14 gespendeten Hoden Mutationen im Zusammenhang mit schweren Erkrankungen.
Die Forscher merken an, dass alle Männer diese mutierten Wucherungen in ihren Hoden entwickeln, wenn sie altern. Da Männer jedoch dazu neigen, die Vaterschaft zu verzögern, ist es wichtig, die Risiken zu verstehen, wie sie vermuten.
Im folgenden Video berichten die Forscher über ihre Arbeit zur Untersuchung des väterlichen Alters bei genetischen Erkrankungen, insbesondere im Hinblick auf Apert-Syndrom und FGFR2:
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