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Befruchtung und Eiaktivierung bei Fischen – eine neue Perspektive


Befruchtung, Eiaktivierung und Aquakultur

Trotz des ständigen Wachstums und der Bedeutung der Aquakultur für die weltweite menschliche Ernährung ist bisher sehr wenig über die genauen Mechanismen bekannt, die mit der Befruchtung und Eiaktivierung verbunden sind. In den letzten 10 Jahren hat die Kenntnis über Befruchtung und Aktivierung des Säugetiereies stark zugenommen. Es ist wichtig, dass Erkenntnisse aus diesem Bereich schnell auch bei Fischen genutzt werden können.

Eiaktivierung und Bedeutung von Kalzium

Veränderungen der Ca-Konzentration innerhalb der Zelle sind einer der besonders wichtigen Signalmechanismen für die Zellen. Ca spielt außerdem eine Schlüsselrolle während der Aktivierung eines Eies durch das Sperma. Die Aktivierung befähigt die befruchtete Eizelle, aus dem Ruhestadium in die Entwicklung einzutreten und mit der Produktion von Protein zu beginnen, das vitale Funktionen für den Embryo hat. Erst vor relativ kurzer Zeit wurde festgestellt, dass das Sperma die Eier durch das Auslösen der Freisetzung von Ca aus dem internen Speicher im Ei aktiviert.

Die „Sperma-Faktor“-Theorie

Ein Anstieg des intrazellulären Ca-Spiegels scheint der universelle Auslöser der Eiaktivierung zu sein. Die Art der Ca-Zunahme während der Befruchtung variiert jedoch signifikant zwischen den Arten. Bei Seeigeln, Fröschen und Fischen (Oryzias latipes) wird eine einzige explosive Ca-Welle während der Befruchtung des Eies beobachtet. Im Gegensatz dazu kommt es bei Säugetieren, einigen marinen Würmern und Meeresschnecken zu einer Serie von Ca-Zunahmen, die als „Ca-Oszillationen“ bezeichnet werden. Bis heute gilt die allgemeine Theorie, dass das Sperma die Eier durch Wechselwirkungen zwischen den Proteinen auf ihren Oberflächen aktiviert. Jüngste Ergebnisse lassen jedoch auf die Existenz eines „Sperma-Faktors“ schließen. Diese Theorie nimmt an, dass die Ca-Freisetzung durch ein lösliches, spermaspezifisches Protein verursacht wird, das bei der Gametenfusion  in das Ei eintritt. Wir wissen heute, dass Sperma einen explosiven Anstieg des Ca im Ei bei der Befruchtung in vielen Tier- und Pflanzenarten auslöst und dass dieser charakteristische Anstieg für den Erfolg der folgenden Embryonalentwicklung notwendig ist.

Weitere Perspektiven und Möglichkeiten für die Aquakultur

Gegenwärtig sind Untersuchungen über die Eiaktivierung bei Fischen auf kleine Laborarten beschränkt, die von geringer oder keiner wirtschaftlichen Bedeutung sind (z. B. Brachydanio rerio und Oryzias latipes). Diese begrenzten Daten lassen vermuten, dass die Eiaktivierung bei beiden Arten von einem Anstieg des intrazellulären Ca-Spiegels im Ei begleitet wird, obwohl eigenartigerweise der Mechanismus der Ca-Freisetzung völlig unterschiedlich zu sein scheint.

Die Ergebnisse scheinen von großer Bedeutung für die kommerzielle Aquakultur zu sein und ermöglichen wichtige Vergleiche mit anderen Tiergruppen. Die Existenz eines „Sperma-Faktors“ ist mit Sicherheit bei Tilapiensperma anzunehmen. Die detaillierte Kenntnis der genauen Mechanismen und Moleküle, die an der Aktivierung der Fischeier beteiligt sind, kann den Weg für bessere Befruchtungs- und Schlupfraten ebnen und damit die Fischzucht optimieren helfen.

Kevin Coward, Olivia Hibbitt, John Parrington
Department of Pharmacology
University of Oxford, Mansfield Road
Oxford OX1 3QT, UK
E-mail: kevin.coward@pharm.ox.ac.uk


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