Aktivierung von Apoptose-Signalkaskaden in ejakulierten Spermatozoen: ein biologischer Faktor der männlichen Infertilität

Journal für Reproduktionsmedizin und Endokrinologie - Journal of Reproductive Medicine and Endocrinology 2005; 2 (3): 136-147

Volltext (PDF)    Summary    Abbildungen   




Keywords: Andrologie,  Apoptose,  Caspase,  Infertilität

Der als Apoptose benannte, universell in nahezu allen Körperzellen ausführbare, programmierte Zelltod (PCD) ist durch charakteristische Veränderungen der betreffenden Zelle und nachfolgende Phagozytose im Zellverband gekennzeichnet. Caspasen (CP, Cysteinyl-Aspartat-spezifische Proteinasen) sind Proteasen, die in ihrem aktiven Zentrum die Aminosäure Cystein enthalten und Proteine nach der Aminosäure Aspartat spalten. Sie spielen auch bei der durch den PCD gesteuerten Ausreifung des humanen Germinalepithels die zentrale Rolle in der Transduktion der apoptotischen Signale. In Abhängigkeit ihrer Reife und der Integrität der Plasmamembran finden sich in ejakulierten Spermatozoen sowohl inaktive als auch aktivierte Caspasen. Funktionell unterscheidet man zwischen Initiatorcaspasen, die am Anfang der Signalkette z. B. Todesrezeptoren nachgeschaltet sind, und Effektorcaspasen, die das Todessignal terminal umsetzen. Die staffelförmige Aktivierung der Caspasen (aCP) erfolgt durch Proteolyse inaktiver Pro-Caspasen (pCP, Zymogene). Bisher sind 14 Vertreter dieser Enzymfamilie in menschlichen Zellen bekannt. Mehr als 250 verschiedene Zellsubstrate werden von CP-3 degradiert, die die entscheidende Rolle in der terminalen Exekution des Todessignales spielt. Die Universalität des Todesprogrammes erfordert zum Erhalt der Gewebshomöostase eine sehr fein ausbalancierte Kontrolle auf molekularer Ebene, reguliert durch endokrine, physikalische und biochemische Faktoren. Im Germinalepithel ermöglicht die Aktivierung und exakte Regulation der Caspasen die Steuerung der Reifung männlicher Gameten. Störungen dieses Maturationsprozesses führen u. a. zu DNA-Fragmentationen, zu morphologisch unreifen Spermatozoen mit zytoplasmatischen Droplets oder auch zu eingeschränkter Funktion beim ejakulierten Spermatozoon. Neue Einblicke in die molekulare Steuerung der Differenzierung des Germinalepithels werden die Entwicklung des physiologischen Verständnisses und pathophysiologischer Konzepte stimulieren. Caspasen spielen auch bei der immunologischen Infertilität, der Varikozele und bei der Hodentorsion eine wesentliche Rolle. Die zielgerichtete Blockade oder Stimulation der apoptotischen Signaltransduktion wird es außerdem ermöglichen, innovative Ansatzpunkte zur Kontrazeption bzw. Therapie der Infertilität zu entwickeln.