Serumprotein Fetuin-B hält Eizellen frisch

 

Eileen Dietzel, Jennifer Wessling, Julia Floehr, Cora Schäfer, Silke Ensslen, Bernd Denecke, Benjamin Rösing, Joseph Neulen, Thomas Veitinger, Marc Spehr, Tanja Tropartz, René Tolba, Thomas Renné, Angela Egert, Hubert Schorle, Yuliya Gottenbusch, André Hildebrand, Irene Yiallouros, Walter Stöcker, Ralf Weiskirchen and Willi Jahnen-Dechent

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1534580713001329

Developmental Cell (2013)

Serumprotein Fetuin-B hält Eizellen frisch

Ein Plasma-Protein, das von der Leber produziert wird, spielt eine wichtige Rolle bei der Befruchtung von Säuger-Eizellen - ohne das "Fetuin-B" genannte Protein verhärtet die äußere Hülle der Eizelle und Spermien können nicht mehr eindringen, was zur Unfruchtbarkeit führt. 

Fertilitäts-Forscher wissen seit langem, dass es im Blutserum Faktoren gibt, die das vorzeitige Härten der Zona pellucida (ZP) verhindern. Die ZP ist eine Hülle aus Glykoproteinen um die Eizellen. ZP-Härtung erfolgt natürlicherweise als Reaktion auf die Befruchtung und wird durch die Proteinase Ovastacin in Gang gesetzt. Ovastacin kommt in der Cortikal-Granula vor, kleinen Vesikeln in reifen Eizellen, die nach der Befruchtung entleert werden. Ovastazin bewirkt den Umbau von ZP Glykoproteinen und läßt damit die ZP härten. Die Härtung verhindert das Eindringen weiterer Spermien und schützt die befruchtete Eizelle bis zur Einnistung in der Gebärmutter-Schleimhaut. Bei Mäusen verhärtet die ZP auch ohne Befruchtung nach etwa 30 Stunden und begrenzt damit das Zeitfenster für eine erfolgreiche Befruchtung. 

Fetuin-B gehört zu einer Familie von Proteinase-Inhibitoren, die in der Leber synthetisiert werden. Eileen Dietzel und Jennifer Wessling aus der Arbeitsgruppe um Willi Jahnen-Dechent am Universitätsklinikum Aachen untersuchten mit Hilfe von Kollegen innerhalb und außerhalb des UkA Mäuse, die kein Fetuin-B produzieren können, sogenannte Fetuin-B knockout-Mäuse. Die weiblichen Mäuse waren unfruchtbar.

Die Forscher transplantierten Ovarien (Eierstöcke) Fetuin B-defizienter Mäuse in Wildtyp-Mäuse und stellten fest, dass die transplantierten Ovarien wieder fruchtbar wurden. Fetuin-B aus dem Blut der Empfängertiere konnte offensichtlich in die Follikelflüssigkeit der transplantierten Ovarien einsickern, und die Eizellen befruchtungsfähig halten. Untersuchungen mit menschlicher Follikelflüssigkeit zeigten, dass Fetuin-B in ähnlichen Mengen wie im Blut vorkommt.  Weitere Untersuchungen mit isolierten Maus-Eizellen zeigten, dass Eizellen ohne Fetuin-B frühzeitig verhärten. Biochemische Experimente, die gemeinsam mit Kollegen der Universität Mainz durchgeführt wurden, zeigten schließlich, dass Fetuin-B ein äußerst wirksamer Hemmstoff der Ovastacin-Protease ist. 

Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf unser Verständnis von Fertilitätsstörungen und in-vitro-Fertilisation. Es gibt zahlreiche Varianten von Fetuin-B in der Bevölkerung - demnächst ist zu prüfen, ob einige von ihnen Einfluss auf die Fruchtbarkeit haben. Zudem wird erprobt, ob die Zugabe von Fetuin-B zu Oozyten während der IVF den Erfolg des Verfahrens bei einigen Patienten verbessern kann.  

 

Liver protein Fetiuin-B keeps oocyte at the ready

A plasma protein produced in the liver  has a key role in fertilization of the mammalian oocyte - without the protein, fetuin-B, the oocyte prematurely erects a barrier to sperm entry, leading to infertility.

IVF researchers have long known that there are factors in serum that prevent hardening of the zona pellucida (ZP), the glycoprotein coat that surrounds the oocyte. ZP hardening occurs in response to fertilization, and is set in motion by the actions of a protease called ovastatin - ovastacin prompts the oocyte to release cortical granules, tiny sacks of proteases that cleaves ZP glycoproteins, causing ZP hardening.  ZP hardening prevents entry of additional sperm, and in mice also occurs in the absence of fertilization about 30 hours after ovulation, closing the time window for reproduction.

Fetuin-A and -B are liver-derived proteins that are in a family known to act as protease inhibitors - but the physiological function of these proteins has been unclear. Fetuin-A has previously been shown to prevent ZP hardening in vitro, but researchers have been stymied by the observation that mice deficient in fetuin-A are fully fertile. Eileen Dietzel and Jennifer Wessling et al. decided to take a closer look at fetuin-B, first creating mice deficient in this protein.  They found that these mice were infertile.

The researchers next transplanted ovaries from fetuin-B -deficient mice into wild-type mice and found that the transplant recipients were fertile – fetuin-B, it seems, is able to enter the follicular fluid from the blood. Experiments with human follicular fluid showed that fetuin-B is present in the blood and serum in similar amounts.  In vitro experiments with mouse oocytes showed that fetuin B acts by inhibiting premature hardening of the ZP. Fetuin B seems to accomplish this task by inhibiting the activity of ovastacin.

The findings have implication for understanding infertility and for in vitro fertilization.  There are numerous variants of fetuin-B in the human population  - one next step is to test whether some of these might affect fertility.  Addition of fetuin B to oocytes during IVF might improve success of the procedure in some patients.