Warum du die Energie nur von deiner Mutter erbst

Eine neue Studie der University of Colorado at Boulder erklärt, warum wir unsere Mitochondrien nur von unserer Mutter erben. Während wir die DNA von beiden Elternteilen bekommen, bleibt das Erbgut der Mitochondrien, die als „Energiezentren“ der Zellen bekannt sind, fast immer ausschließlich mütterlich. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass, wenn die Mitochondrien des Vaters nicht aus dem Embryo entfernt werden, dies zu neurologischen, verhaltensbezogenen und reproduktiven Problemen im späteren Leben führen kann. Die Studie wurde im Fachjournal Science Advances veröffentlicht.

Professor Ding Xue, der die Forschung leitete, erklärte: „Diese Erkenntnisse bieten wichtige neue Einsichten, warum die väterlichen Mitochondrien frühzeitig entfernt werden müssen.“ Diese Ergebnisse könnten auch Ansätze für die Behandlung von mitochondrialen Erkrankungen liefern, die rund eine von 5.000 Personen betreffen und die Fähigkeit des Körpers beeinträchtigen, Energie zu produzieren.

Mitochondrien als Energiezentren

Mitochondrien, auch bekannt als „Kraftwerke der Zellen“ oder „zelluläre Batterien“, produzieren Adenosintriphosphat (ATP) – die Energie, die fast alle Zellfunktionen antreibt. Sie besitzen ihre eigene DNA, die in der Regel ausschließlich von der Mutter vererbt wird. Im Jahr 2016 veröffentlichte Xue eine Studie, die die Zerstörung der Mitochondrien des Vaters nach der Befruchtung zeigte. Diesen Prozess bezeichnet man als „Paternale Mitochondrien-Elimination“ (PME). Er kommt bei Würmern, Nagetieren und auch beim Menschen vor. Xue fügte scherzhaft hinzu: „Es könnte demütigend für Männer sein zu hören, aber es ist wahr. Unser Zeug ist so unerwünscht, dass die Evolution mehrere Mechanismen entwickelt hat, um sicherzustellen, dass es während der Fortpflanzung beseitigt wird.“

Einige Wissenschaftler vermuten, dass die Spermien-Mitochondrien nach dem Eindringen in die Eizelle genetisch beschädigt und erschöpft sind, was katastrophale Auswirkungen für zukünftige Generationen haben könnte. Xues Team wollte herausfinden, was passiert, wenn die Mitochondrien des Vaters nicht zerstört werden.

Vitamin K2 als mögliche Behandlung

Die Forscher führten ihre Experimente an C. elegans, einem kleinen Wurm, durch. Sie konnten den Prozess der PME um etwa zehn Stunden verzögern, was zu einem signifikanten Rückgang des ATP-Spiegels führte. Wenn die Würmer überlebten, zeigten sie kognitive Einschränkungen, verändertes Verhalten und Schwierigkeiten bei der Fortpflanzung.

Interessanterweise machte die Verabreichung von Vitamin K2 diese Effekte rückgängig. Xue und sein Team fanden heraus, dass das Vitamin die ATP-Produktion in den Embryonen normalisierte und die geistige Leistungsfähigkeit, Aktivität und Fortpflanzungsfähigkeit der Würmer verbesserte. Diese Entdeckung könnte auch für die Behandlung menschlicher Erkrankungen von Bedeutung sein, bei denen der PME-Prozess beeinträchtigt ist.

Mögliche Anwendung beim Menschen

Obwohl es nur wenige dokumentierte Fälle gibt, bei denen väterliche Mitochondrien in menschlichen Erwachsenen gefunden wurden, könnten ähnliche Prozesse in bestimmten Krankheiten eine Rolle spielen. In einem Fall hatte ein 28-jähriger Mann Schwierigkeiten beim Atmen, schwache Muskeln und konnte keine körperliche Anstrengung ertragen. In einer anderen Studie wurden 17 Mitglieder mehrerer Familien beschrieben, die unter Müdigkeit, Muskelschmerzen und neurologischen Symptomen litten.

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Xue glaubt, dass eine Verzögerung bei der Elimination der väterlichen Mitochondrien solche schwer zu diagnostizierenden Krankheiten verursachen könnte. „Wenn du ein Problem mit ATP hast, kann es jeden Lebensabschnitt des Menschen beeinträchtigen“, sagte Xue. Er stellt sich vor, dass eines Tages Familien mit einer Geschichte mitochondrialer Erkrankungen präventiv Vitamin K2 einnehmen könnten. Diese Forschung könne auch neue Wege zur Diagnose oder Behandlung dieser Erkrankungen eröffnen. „Es gibt viele Krankheiten, die schlecht verstanden sind. Diese Forschung bietet Hinweise“, so Xue.

Was du dir merken solltest:

• Die Mitochondrien, die Energiezentren der Zellen, werden fast immer nur von der Mutter vererbt, da die väterliche DNA direkt nach der Befruchtung zerstört wird. 
• Eine Störung dieses Prozesses kann neurologische, kognitive und reproduktive Probleme verursachen, wie Experimente an Würmern gezeigt haben. 
• Vitamin K2 hat in der Studie das Potenzial gezeigt, die Energieproduktion zu stabilisieren und die Symptome zu lindern, was neue Ansätze für die Behandlung mitochondrialer Erkrankungen bietet.

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