Hemmstoff unterbindet spezifisch die Hyperpolarisation bei Spermien

Forscher aus den USA und Belgien haben eine Substanz identifiziert, die gezielt einen Ionenkanal in menschlichen Spermien blockieren kann, der für die Befruchtung unentbehrlich ist. Nach Einschätzung von Experten könnte die Publikation im Fachjournal „PNAS“ den Weg für eine neue Art der Verhütung ebnen.

Für eine erfolgreiche Befruchtung müssen Spermien zur Eizelle gelangen und in diese eindringen. Bevor sie mit der Eizelle verschmelzen können, ändern die Spermien ihre Oberflächenspannung, indem sie Kaliumionen aus der Spermienzelle herauspumpen. Dieser als Hyperpolarisation bezeichnete Prozess ist essenziell für die Befruchtung, allerdings war bislang nicht bekannt, welcher Kaliumkanal für diesen verantwortlich ist.

In ihrer Studie haben die Forschenden um Celia M. Santi vom Department of Obstetrics and Gynecology der Washington University School of Medicine in St. Louis (MO/USA) die Substanz VU0546110 identifiziert, die in vitro spezifisch den Kaliumkanal SLO3, aber nicht SLO1 hemmt. So konnten sie herausfinden, dass SLO3 die Schlüsselrolle bei der Hyperpolarisation spielt. Darüber hinaus benötigen Spermien SLO3 für die Fortbewegung durch den weiblichen Fortpflanzungstrakt.

Die Ergebnisse der Arbeit haben laut den Forschenden zwei potenzielle langfristige translationale Auswirkungen: Zum einen könnten Mutationen im SLO3-Gen die Unfruchtbarkeit bei einigen männlichen Patienten erklären. Zum anderen könnte der SLO3-Inhibitor VU0546110 als voraussichtlich nebenwirkungsarmes Verhütungsmittel verwendet werden, da SLO3 ausschließlich in Spermien vorkommt.

Noch ein langer Weg zu einem möglichen Verhütungsmittel

An die Hintergründe der Studie erinnert Prof. Timo Strünker vom Centrum für Reproduktionsmedizin und Andrologie (CERA) am Universitätsklinikum Münster: „Wir haben gemeinsam mit Prof. Benjamin Kaupp von der Universität Bonn bereits vor knapp zehn Jahren den SLO3-Kanal erstmals in menschlichen Spermien nachgewiesen und charakterisiert [1]. Studien unter anderem auch von der Santi-Gruppe an SLO3-Kanälen in Mäusen sowie kürzlich auch an Männern mit SLO3-Gendefekten haben gezeigt, dass SLO3 entscheidende Spermienfunktionen wie zum Beispiel das Schwimmverhalten steuert und daher essenziell für die männliche Zeugungsfähigkeit ist.“ Der Leiter der Arbeitsgruppe Molekulare Reproduktionsphysiologie am CERA schätzt SLO3 als ein attraktives Zielprotein für neue Verhütungsmittel ein, sieht aber noch einen langen Weg bis dorthin: „Es sind noch viele Studien notwendig, zunächst vor allem in Tiermodellen wie zum Beispiel Mäusen, um nachzuweisen, ob tatsächlich und wenn ja, wie effizient, ein SLO3-Inhibitor denn in vivo die Befruchtung verhindert. Darüber hinaus muss untersucht werden, ob denn der Mann oder nicht eher die Frau einen SLO3-Inhibitor zur Verhütung einnehmen müsste. Denn der SLO3-Kanal und die Spermien müssen ja nicht im männlichen, sondern erst im weiblichen Körper ihre Funktion erfüllen.“

CERA-Direktor Prof. Stefan Schlatt urteilt: „Nach Beschreibung der Bedeutung des Kaliumkanals SLO3 in den vergangenen Jahren ist es in dieser Arbeit erstmals gelungen, einen spezifischen Inhibitor zum Blockieren dieses Kaliumkanals zu entwickeln und zu testen. Es konnte gezeigt werden, dass damit in humanen Spermien eine Befruchtung verhindert werden kann. Damit besteht eine realistische Chance zur Entwicklung neuer kontrazeptiver Ansätze.“

Auch Prof. Artur Mayerhofer vom Lehrstuhl für Zellbiologie an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) sieht „grundsätzlich“ das Potenzial der neuen Substanz als Verhütungsmittel. „Allerdings ist es vom eindeutigen Laborergebnis bis zur praktischen Umsetzung ein weiter und unvorhersehbarer Weg“, gibt er zu bedenken. „Es müssen weitere Untersuchungen folgen, die aufgrund der humanspezifischen Situation nicht einfach sind. Die Ergebnisse müssen durch eine größere Fallzahl abgesichert und ausgebaut werden. Dann gilt es vor allem die grundsätzliche Verträglichkeit der Substanz (deren chemische Natur hier nicht näher beschrieben ist) zu testen.“ Er könne sich vorstellen, dass ein auf VU0546110 basierendes Verhütungsmittel primär vaginal zum Beispiel als Verhütungsgel oder -creme angewendet werden könnte. „Ob es weitere praktikable Möglichkeiten gibt, VU0546110 zum Beispiel beim Mann einzusetzen, bleibt offen. Dies erscheint mir aber eher als unwahrscheinlich. Entscheidend dann ist natürlich die Frage nach der Verhütungssicherheit, also Verlässlichkeit einer derartigen Methode.“ Spermien und deren Funktion seien aber ein idealer Angriffspunkt für nicht oder wenig invasive und reversible kontrazeptive Methoden, glaubt Mayerhofer.

(ms)

 

Literatur:

1. Brenker C, Zhou Y, Müller A. The Ca2+-activated K+ current of human sperm is mediated by Slo3. Elife 2014 Mar 26;3:e01438.