„Alterungsuhr“ in menschlichen Spermien – so wirkt das Alter des Vaters auf seine Kinder

Viele Männer in Deutschland werden heute deutlich später Väter als noch vor einer Generation. Der Kinderwunsch verschiebt sich häufig in die Lebensphase ab 40 – mit biologischen Folgen, die lange vor allem über einen bekannten Zusammenhang erklärt wurden: Mit zunehmendem Alter steigt das Risiko für Schäden im Erbgut der Spermien.

Doch mit den Jahren verändern sich im Sperma nicht nur solche bekannten Risikofaktoren. Auch winzige RNA-Fragmente, die bei der Befruchtung an die Eizelle weitergegeben werden, geraten aus dem Gleichgewicht. Diese Veränderungen verlaufen aber nicht schrittweise, sondern erreichen in einem begrenzten Lebensabschnitt einen biologischen Kipppunkt – mit möglichen Folgen für die Entwicklung von Kindern.

Wann das Sperma plötzlich umschaltet

Die Auswertung von Spermien aus vielen Altersstufen zeigt dabei ein klares Muster. In einer Studie der University of Utah, veröffentlicht im Fachjournal The EMBO Journal, blieb das molekulare Profil über lange Zeit stabil – bevor es abrupt kippte.

Untersucht wurden Spermien von Mäusen in fünf Altersstufen (10, 30, 50, 70 und 90 Wochen) sowie von Männern zwischen 25 und 68 Jahren, darunter ein Längsschnitt mit acht Männern über Zeiträume von 6 bis 23 Jahren und eine Querschnittsstudie mit 47 Probanden. Betroffen sind Steuermechanismen, die im frühen Embryo mitentscheiden, wie sich Stoffwechsel und Nervenzellen entwickeln.

Warum nicht die DNA allein zählt – und die RNA plötzlich kippt

Über Jahrzehnte konzentrierte sich die Reproduktionsforschung vor allem auf die DNA. Schäden am Erbgut galten als Hauptgrund für sinkende Fruchtbarkeit und steigende Risiken für Nachkommen. Dabei geriet aus dem Blick, dass Spermien weit mehr transportieren als genetische Information. Sie enthalten zahlreiche kurze RNA-Fragmente, die darüber mitentscheiden, welche Gene nach der Befruchtung aktiv werden.

Erst neue Sequenzierverfahren machten es möglich, diese RNA-Moleküle vollständig zu erfassen. Dabei zeigte sich ein bislang verborgenes Muster: Zwischen mittlerem und höherem Alter ändert sich die Zusammensetzung der RNA im Spermienkopf abrupt. Forscher bezeichnen diesen Übergang als „Aging-Cliff“. Bei Mäusen liegt dieser Bruch klar zwischen 50 und 70 Wochen.

Vor diesem Punkt ähneln sich die RNA-Profile stark. Danach verschiebt sich das Verhältnis deutlich. Auffällig ist, dass diese Veränderung nicht allmählich einsetzt, sondern innerhalb eines engen Zeitfensters erfolgt.

Der Spermienkopf ist entscheidend

Die entscheidenden Signale stecken im Kopf des Spermiums. Dort liegen DNA und RNA dicht gepackt und werden bei der Befruchtung vollständig an die Eizelle übertragen. Der lange Schwanz enthält zwar ebenfalls RNA, überlagert altersabhängige Muster jedoch mit biologischem Rauschen.

Erst die gezielte Analyse des Spermienkopfes machte den Altersverlauf sichtbar. Tong Zhou, Mitautor der Studie, erklärt den Befund so: „Diese Verschiebung der RNA-Längen war ein einzigartiges Signal im Spermienkopf. Im Gesamtbild des Spermiums ging es bislang unter.“ Erst dadurch wird verständlich, warum frühere Untersuchungen keinen klaren Kipppunkt erkennen konnten.

Was sich mit dem Alter konkret verändert

Mit zunehmendem Alter werden bestimmte RNA-Fragmente länger. Kürzere Varianten verlieren an Bedeutung. Das widerspricht bisherigen Erwartungen. Denn bei alternden Spermien nimmt die Fragmentierung der DNA zu. Bei RNA verläuft der Prozess anders. „Auf den ersten Blick wirkt das widersprüchlich. Jahrzehntelang war bekannt, dass DNA mit dem Alter stärker zerfällt. Man hätte erwartet, dass RNA dem folgt. Stattdessen werden bestimmte RNA-Fragmente länger“, sagt Studienleiter Qi Chen.

Besonders betroffen sind Fragmente aus ribosomaler RNA. Sie machen rund 73,7 Prozent der RNA im Spermienkopf aus, während tRNA-Fragmente etwa 26,0 Prozent stellen. Auch sehr kleine mitochondriale RNA-Anteile von jeweils rund 0,1 Prozent folgen demselben Altersmuster, obwohl sie mengenmäßig kaum ins Gewicht fallen.

Wie sich das Alter des Vaters im Sperma bemerkbar macht

Um die Bedeutung dieser Veränderungen zu prüfen, brachten die Forscher RNA-Mischungen, wie sie typisch für jüngere oder ältere Spermien sind, in embryonale Stammzellen ein. Diese Zellen ähneln frühen Entwicklungsstadien nach der Befruchtung.

Das Ergebnis war eindeutig: Zellen, die RNA aus älteren Spermien erhielten, arbeiteten anders. Bestimmte Gene wurden stärker oder schwächer aktiviert. Das betraf vor allem Prozesse, die den Energiehaushalt der Zelle steuern, die Funktion der Mitochondrien sichern und frühe Signalwege beeinflussen, die später bei Erkrankungen des Nervensystems eine Rolle spielen. Diese Veränderungen zeigten sich sehr früh – lange bevor äußerlich erkennbare Unterschiede entstehen.

Welche Rolle Stress und Enzyme beim Altern des Spermas spielen

Unklar ist bislang, was den Kipppunkt auslöst. Wahrscheinlich spielt oxidativer Stress eine Rolle, der sich mit den Jahren im Körper aufbaut. Er beeinflusst Enzyme, die RNA schneiden und verarbeiten. Verändert sich deren Aktivität, verschiebt sich die Länge der Fragmente.

Weitere Forschung soll sich nun darauf konzentrieren, diese Enzyme zu identifizieren. Gelingt das, könnten sich Ansatzpunkte ergeben, um die Spermienqualität im Alter gezielt zu unterstützen.

Kurz zusammengefasst:

• Das väterliche Alter verändert Spermien nicht langsam, sondern mit einem klaren Kipppunkt: In einem begrenzten Altersfenster kippt das RNA-Profil im Spermienkopf abrupt, nachdem es lange stabil blieb.
• Betroffen sind RNA-Signale, die bei der Befruchtung an den Embryo weitergegeben werden: Sie beeinflussen frühe Prozesse wie Stoffwechsel und die Entwicklung von Nervenzellen.
• Der Einfluss des Sperma-Alters auf Kinder wird damit erstmals biologisch greifbar: Neben DNA-Schäden spielen steuernde RNA-Veränderungen eine messbare Rolle für frühe Entwicklung.

Übrigens: Wenn Kinder im Unterricht auffallen, liegt die Ursache nicht immer bei ihnen selbst – oft reichen die Spuren Jahre zurück, bis zur psychischen Gesundheit des Vaters. Wie väterliche Depressionen Verhalten, Lernen und soziale Fähigkeiten prägen und warum Lehrer das früher merken als Eltern, mehr dazu in unserem Artikel.

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