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Humanbiologie > Vorlesung Tag 7 Schagdarsurengin > Flashcards

Vorlesung Tag 7 Schagdarsurengin Flashcards

(55 cards)

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1
Q

Männliche Reproduktionssystem, aktueller Stand des Wissens

Bestandteil und Funktionen

A

Samenleiter: Weiterleitung/Transport der spermien

Nebenhoden: Reifung / Speicherung Spermien Nebenhodensekret

Hoden: (oderTestis): Produktion von Spermien –> 33-34°C

Samenblase: Sekretbildung Fruktose für Energielieferung pH> 7,2 => löst Spermien-Bewegung aus

Prostata: Postatasekret, PSA(Serinprotease) für Samen-Verflüssigung, Spermien für DNA Stabilisierung pH 6,4

Penis: Spermien Übertragung in weibliche Genitaltrakt, Ausscheidung des Harns

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2
Q

Aufbau des Hodens, Spermatogenese und das Spermiogramm

Hoden:

A

Hoden:

  • pro Hoden ca. 200 abgegrenzet Läppchen (pro Läppchen 2-3 Samenkanälchen)
  • Samenkanälchen zsm. 350 m
  • hier ifndet Spermatogenese statt
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3
Q

Spermatogenese/Differenzierungsstadien:

A

Spermatogenese/Differenzierungsstadien:
Stadien–>
1. Spermatogonium (2n) Vermehrung (2 Arten A,B)
–> Mitosen

ab Pupertät wird druch Testosteron eine Vergrößerung und häufige Mitosen erzielt und die Spermatozyte 1. Ordnung entsteht

  1. primäre Spermatozyte (2n) Vergrößerung MITOSE, 1
  2. sek. Spermatozyte (je 1n) Reifeteilung Meiose 1, 2
  3. runde Spermatide (je 1n) Reifeteilung Meiose 2,4
  4. elongierte Spermatide (je 1n) Differenzierung, 4
  5. Spermatozoon (je 1n) Differenzierung, 4
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4
Q

Spermatogenese / sertoli und Leydig Zellen

Sertoli:

A 
Stützzellen der Hodenkanälchen
Blut-Hoden-Schranke (Schutz eigenes Imunsys.,Gifte)
Androgen-bindendes Globulin 
Inhibin (vermindern FSH Bildung)
im Embryo: Ausprägung des männl. Körpers
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5
Q

Spermatogenese / sertoli und Leydig Zellen

Leydig:

A

Testosteron Produktion

  • -> wirkt auf akzessorische Geschlechtsdrüsen
  • -> führt zu sek. Geschlechtsmerkmalen
  • -> hat anabole Wirkung (Muskelaufbau)
  • -> fördert Libido und Potenz
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6
Q

Spermatogenese hormonelle Regulation

GnRH:

LH:

Testosteron:

FSH:

A
  • wirkt auf Hypophyse, führt zur Bildung der Hormone LH / FSH
  • stimuliert Produktion Testosteron in Leydig-Zellen
  • sorgt für Initiation und Aufrechterhaltung der Spermatogenese
  • wirkt auf Steroli-Zellen des Hodens (Anregung der Spermatogenese)
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7
Q

Das Spermium:

Akrosom:

Kern:

Mitochondrien:

Flagellum:

A
  • Lysosom (Kapsel) und enthält proteolytische Enzyme Hyaluronidase und Akrosin
  • trägt haploide väterliche Genom, das Epigenom >2500 mRNA-Moleküle
  • liefern Energie in Form von ATP für die Fortbewegung
  • stellt Fibrillensystem aus Mikrotubuli dar zur Fortbewegung
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8
Q

Befruchtung der Eizelle:

3 Phasen

A
  1. Kapazitation (1-4h) : physiologische Reifung der Spermien im weibl. Genitaltrakt, Entfernung vom Glykoprotein-Überzug und anderen Ejakulat-Proteinen
  2. Akrosom-Reaktion: Kontakt Zona pellucida, Akrosom-Exocytose und Zonapenetration
  3. Fusion: Verschmelzen Eizelle und Spermium
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9
Q

Das Spermiogramm

A
  • Ein Spermiogramm ist angezeigt bei unerfülltem Kinderwunsch, wenn die Frage nach der Unfruchtbarkeit des Mannes gestellt ist
  • Außerdem dient es zum Nachweis von Sterilität, beispielsweise nach einer Vasektomie (Durchtrennung der Samenleiter im Hoden)
Parameter:
Volumen Ejakulation
Spermatozoenanzahl
Konzentration
Mobilität
Morphologie
Vitalität 
pH
Peroxidase-positive Zellen (Hinweis auf Infektion)
Zink (Sekret der Prostata)
Fructose (Disfunktion Samenblase)
alpha Glukosidase (Marker Nebenhodenfunktion)
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10
Q

Wissenswertes über das Spermium

Dauer der Spermatogenese:
Ejakulat-Volumen
Spermium-Größe
Geschwindigkeit 
Weg zur Eizelle

Anzahl Spermien
wieviele bis Eileiter
bis Eizelle

A 
64 Tage
2-6 mL
Kopf: 5 mykrom, Rest 50 mykrom
4mm/min
20cm 
=> Mensch müsste bis Eizelle 7,2 km mit 140m/min schwimmen
300 mio
6000
paar hunderte 
und nur 1 schafft es (0,0000003%)
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11
Q

Epigenetik

A

-gleiches Genom verschiedene Epigenome–> unterschiedliche Funktionen (Gendifferenzierung)

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12
Q

Epigenom, verpackung der DNA

A

DNA ist in Nukleosomenstruktur verpackt

  1. DNA methylierung
  2. Histon Modifikation
  3. Nukleosom
  4. Chromatin
  5. Chromosom (Entform der chromatiden Faltung)

=> DN ist organisiert und regulierbar

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13
Q

Epigenom, Regzlation der DNA-Aktivität

A

2% des Genoms: Protein kodierend
74-94% des Genoms: wird transkribiert in nicht codierende RNA

  • DNA methylierung an CpG-Abschnitten
  • Post-translationale Heston-Modifikation
  • Nucleosom Positioning
  • ncRNA
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14
Q

Epigenom, zsm.spiel verschiedener Faktoren

A 
Transkriptionsfaktoren
Histone
DNA
Chromatin 
Methylgruppe CH3 
Acetylgruppe C(O)CH3
L-methylfolate
Histon Deacetylase Inhibitor 
...
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15
Q

Das Spermien-Epigenom und dessen Funktion

Chromatin-Kondensation notwenig (2km Seil müsste in 1cm^3 rein)

Länge der haploiden DNA:

Durchmesser Spermienkopf:

A

1m lang

5 mykrom Durchmesser

=> Erzeugen eines kondensierten, hydrodynamischen paternalen Genoms
=> Schutz der paternalen DNA vor Mutagenen

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16
Q

Chromatin-Kondensation durch Histon zu Protamin Austausch

A

100% Histone:
Mitose–> Spermatogoien
Meiose–> Spermatozyten

Histone zu Protamin Austausch:
Spermiogenese–> runde Spermatiden–> elongierte Spermatiden

85% Protamine, 15% Histone:
Spermatozoa

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17
Q

Protamine Genstruktur und Synthese:

A

kleine (6kDa), stark basische Proteine:

R-Arginin: 50%, positiv geladen, starke Bindung an negativ geladene DNA

C-Cystein: Disulfid-Brücken zwischen Proteinen, zur Stabilisierung

befinden sich in Loop-Domaine deshalb ist eine Koordinierte Expression möglich

P1- kodiert für reifes Protein
P2- Mitglieder:proteolyse von P2 Precursor

P1- bei allen Spezies
P2- nur bei einigen (Mensch,Maus…)

Menge P1-P1 steht im Verhätnis von 1:1

anderes Verhältnis assoziiert mit unfruchtbarkeit

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18
Q

Solenoid (Tertiärstruktur) vs. Toroid (Donatstruktur)

Solenoid:

A

DNA-Histone 20-80 kb DNA

im Spermium (nach Reifung): 5-15% gefaltete Solenoid Histone

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19
Q

Protamine Genstruktur und Synthese:

Toroid:

A

DNA-Protamine 50 kb DNA kompakter und stabiler als Solenoid

im Spermium (nach Reifung): 85-95% Toroid-Struktur

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20
Q

Testis-spezifische Histonvarianten und Transitionsproteine (TPs)
=> Spermiogenese

A

Meiose: Spermatozyte
Spermiogenese: round,elongating, condensing, spermatozoa

Nucleosom–> HyperAc (Hyperacetylierung, lockerer und bindet leichter) –> TPs / Protamines, Histone –> Nucleoprotamines

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21
Q

Histon-zu-Protamin Austausch in der Spermiogenese

runde Spermatiden:

elongierte Spermatiden:

Spermatozoa:

reife Spermatozoa:

A

Transkription von PRMs, TNPs, Chromatin-Remodelling-Faktoren, Einbau von Testis-spez. Histonen, Aktivierung von Topoisomerasen

Hyperazetylierung der Histone, Nukleosom-Abbau

Massive Bindung von TNPs, Einstellung der Transkription, Reparatur der DNA-Brüche, Beginn der Bindung von Phosph. PRMs

Massive Bindung von Phosphor. PRMs, Entfernen von TNPs

Reifung in Nebenhoden: Cross-link von Zysten in PRMs, Dephosph. von PRMs

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22
Q

Vererbung paternale Chromatin-Strukturen (Paternale Histone werden vererbt)

A

round Spermatid
– Protamine Condensation –>
Sperm Chromatin mit 95% Toroide und nur ‘zwei Schleifen’ (Solenoide)
– Fertilization –>
Paternale Pronuklear Chromatin (Zygote) mit vererbten Histonen, neu erworbenen Histonen und vererbten MARs

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23
Q

Das Spermien-Epigenom

Study These Flashcards
A

DNA-Metylation, Histon Modifikation, verbleibende Solenoid Histone und Protamine Toroide

5mC (paternale Imprinting-Muster)–> im Spermium nicht methyliert nur maternale sind methyliert

Nukleosom-Konservierung (Gemisch/Intergenisch)

Histon-Modifikationen (>80 detektiert)

DNA-gebundene Proteine (CTCF, TET 1, TET 3)

ncRNA (Epididymis > Spermien)

MARs (genaue Funktionen unbekannt)

24
Q

Nukleosom Konservierung in Spermien

Segmentierung in Mamalia Spermienchromatin

Nukleosomfrei

Nukleosomreich

Study These Flashcards
A

charakteristisch für Exons, umfasst Gene für die Postimplantationsentwicklung

charakteristisch für Introns, umfasst Gene für die Präimplantationsentwicklung

25
Bedeutung des Spermienepigenoms
für fertilisierung und entwicklungskapazität eines Spermiums Prä-Implantationsentwicklung - -> paternale Chromatinverpackung - -> Zygoten und Embryo Genomaktivierung Epimutationen/ idiopathischer Infertilität (Unfruchtbarkeit) Epimutationen / Inter-, Transgenerationseffekte ( auf direkte Nackkommen-, auf F2 F3 Generation)
26
Aktivierung des Spermien-Chromatins nach der Fertilisation
1. Auflösen der Disulfidbrücken, Entfernen von protaminen, DNA Entpackung 2. Chromatin-Remodeling Faktoren, Hyperacetylierung von Histonen , Nukleosom Formierung 3. Neueinrichten / aufrechterhalten der paternalen epigenetischen Info, Beginn der Genexpression
27
männliches Reproduktionssystem Unfruchtbarkeit und Therapien Definition Unfruchtbarkeit ``` Ursachen % Frau Mann Beide ungeklärt ```
Infertilität: eine ungewollte Kinderlosigkeit nach 1 Jahr ungeschützten Geschlechtsverkehr Unerfüllte Kinderwunsch ist weltweit bei 1/6 aller Paare betroffen 35% 35% 20% 10%
28
Männliche Infertilität/ häufigste Diagnose
Idiopathische Infertilität: Ursachen bleiben unbekannt 32% Varikozelen: Krampfadern im Bereich des Venengelfechts im Samenstrang 17% Infektionen: im Urogenitaltrakt, meist verursacht durch E.coli 9% Hypogonadismus: fehlende oder verminderte Testosteron-Produktion im Hoden druch Schädigung oder Fehlen von Leydig zellen 9% Kryptorchidismus (Hodenhochstand): nicht ausreichend erfolgter Abstieg der Hoden aus dem Bauchraum in den Hodensack 8%
29
Männliche Infertilität / Klassifizierung der Störungen Pre-testikuläre endokrine Störungen: Testikuläre Störungen: Post-testikuläre Störungen: Sexualstörungen:
Pre-testikuläre endokrine Störungen: -Hypothalamisch-hypophysäre Störungen Testikuläre Störungen: - Varikozele - Anlagenbedingt. Hodenhochstand... - Hodentorsion,-verletzung - Infektion/Entzündung - Genetisch: Defekt Y-Chromosom - Giftstoffe, Strahlenbelastung... ``` Post-testikuläre Störungen: -Infektion/ Entzündung Geschlechtsdrüsen Nebenhoden-Funktionsstörung -Verschlüsse der Samenwege -Samentransportstörungen ``` Sexualstörungen:
30
Männliche Infertilität/ Spermien Anomalien
Oligozoospermie: geringe Konzentratin an Spermien Astenozoospermie: schlechte Beweglichkeit der Spermien Teratozoospermie: erhöhte Menge an Spermien mit anormaler Morphologie Necrospermie: erhöhte Menge an toten Spermien Azoospermie: Fehlende Spermien im Ejakulat --> klinische Diagnose/ genetische Ursache: keine eindeutige Ursache 57% onkologische Erkrankung 15% andere Ursache 8% genetische Ursache 20%
31
Abnahme Fertilität im Alter alterner Mann was verändert sich ?
Veränderung in Hodenarchitektur Zunahme von Genitalinfektionen und Exposition von Umweltgiften führt zu einer Verschlechterung der Spermienparamter was wiederrum zur verringerung der Fertilität führt Endokrine Dysregulation Entweder direkter Anstieg von Mutationen/Epimutationen oder zuvor geschaltete Spermatogonien erhöhte Telomerenlänge und replikationsstress, was zu Klonaler Selektion und epigenetischen Veränderung und danach zu Mutationen führt => mutationen wiederrum führen zu einem erhöhten Risiko von: -Aborte -Verringertes Geburtsgewicht -Autosomal dominante Krankheiten -epigenetisch assoziierte Erkrankungen
32
Abnahme Fertilität im Alter Riskio keine Kinder zu bekommen %
steigt im Alter an ! | von 5,7% mit 20-24 auf 63,5% mit 40-44
33
Einfluss negativer Life Style Faktoren
Frau/ Mann mehr als 5 Zigaretten am Tag Mann über 20 Drinks in der Woche BMI der Frau über 25 kg pro quadratmeter und mehr als 6 Tassen kaffe am Tag bei der Frau
34
epigenetisch bedingte Infertilität
DNA methylation Abweichung --> schlechter Spermienparameter => das wirkt auf: - gestörten Befruchtung - Imprintingstörungen - sponatne Abtreibung
35
Therapien 1. Medikamentöse Behandlung bei: Infektionen Hypogonadismus 2. (Mikro) Chirugische Therapie: Varikozele Verschluss-Azoospermie Hodenhochstand 3.Allgemeine Verhaltensratschläge:
Infektionen: Antibiotika Hypogonadismus: Hormone,Einnahme von Antioxidantien (Zink) Varikozele: Verödung, künstlicher Gefäßverschluss, Abbinden/Durchtrennen Verschluss-Azoospermie: Re-Fertilisierungs-OP (z.B. nach Vasektomie) Hodenhochstand: bis zum 2. Lebensjahr (+ GnRH) Weglassen von toxischen Substanzen: Anabolika; Methotrexat, Heroin, Kokain, Nikotinabstinenz, reduktion des Alkkonsums, kein exzessiver Sport
36
künstliche Befruchtung: Methoden, Deutsches IVF Register (DIR) Medizin Nobelpreis 2010 Erfinder der in-vitro Fertilisation (IVF)
``` Robert J. Edwards Fundamentale Entdeckung: wie Eizelle heranreift welche Hormone dies reguliern wann Eizelle empfänglich ist und Nacharmung der natürlichen Umgebung ```
37
IVF Ablauf
1. Hormonbehandlung: mehrere Eier reifen im Mutterleib heran (FSH,LH --> Superovulation 3-10 Eizellen) 2. Eizellen werden entnommen 3. Befruchten im Reagenzglas 4. Befruchtete Zelle teilt sich mehrfach (Tag 0-5) Weiterentwicklung des Verfahrens: bei Fruchtbarkeitsprblemen des Mannes können Spermien gezielt in Eizelle gespritzt werden 5. Embryo wird in Gebärmutter eingepflanzt und reift dort heran (Tag 3-5) Einfrieren der überschüssigen Embryos
38
IVF und ICSI/ Unterschiede
IVF: spontane Befruchtung mit einem beweglichen Spermium (natürliche Selektion) ICSI: Intra-zytoplasmatische Spermien-Injektion in die Eizelle (künstliche Selektion)
39
IMSI: Intra-zytoplasmatische morphologisch-selektierte-Spermien Injektion
- bei fehlender Befruchtung nach ICSI - bei fehlgeschlagener Implanatation - bei schwerer Teratozoospermie - bei idiopathischer Infertilität ICSI vs. IMSI Schwangerschaftsrate von 25% auf 36,7% Baby-take-home-Rate : 23,6%
40
Deutsche IVF-Register (DIR) | Embry Transfer ET
``` 1 ET: Risiko, dass es nichts wird höher 2-3ET: Risiko einer Mehrlingsschwangerschaft (Gefahr von Komplikationen) Einlinge: 77,9% Zwillinge: 21,5% Drillinge: 0,6% vierlinge: 0% ``` => ab dem Alter der Frau mit 39 Jahren rapide Abnahme
41
Follikel Atresie
ca. 400 Eisprünge im ganzen Leben bis 36 Jahre ca 300 aufgebraucht bei den restlichen Follikeln immt die Qualität stets ab 10-20 Follikel reifen pro Zyklus an und nur 1 Follikel springt
42
Was sagt das Gesetz
Präselektion der Embryonen gesetzlich in Deutschland verboten Kryokonservierung von Eizellen / Spermien in Deutschland möglich Kryokonservierung nach dem Verschmelzen der Vorkerene in Deutschland verboten Eizellspende verboten Leihmutterschaft verboten
43
Kryokonservierung Vorteile:
Eizellen : -zusätzliche Schwangerschaftschancen ohne aufwändige Hormonstimulation und follikelpunktion Spermien: -Spermienverfügbarkeit bei z.B. beruflicher Abwesenheit des Mannes oder Krankheit ( Hodentumor) Hodengewebe: -Verfügbarkeit von Spermien aus Hodengwebe zum Zietpunkt der Follikelpunktion
44
Kryokonservierung/ Methoden slow freezing: Vitrification:
- dauert mehr als 3 h, komplex - teuer, benötigt freezing Maschiene, begleitet mit Eiskristallbildung (können Zelle zerstören) - mehr Mechanische Schäden aber weniger chemische Schäden - nur geschlossene Systeme - geringere CPA Konzentration - geringes Zellenüberleben - einfach, weniger als 10 min - nicht teuer - keine Eiskristallbildung - weniger Mechanische aber mehr chemische Schäden - offene oder geschlossene Systeme - höhere CPA Konzentration - hohes Zellenüberleben
45
Social Freezing
Einfrieren von Eizellen zur späteren künstlichen Befruchtung
46
theroretische Erfolgsstatistiken
wahrscheinlichkeit von 1 Lebendgeburt bie 20 eingefrorenen Eizellen 20 J 94% 34 J 90% 37 J 75% 42 J 37% für 4/10 ist social Freezing gute Option bei Familienplanung
47
Präimplanationsdiagnostik (PID)
genetischer Test von Embryonen durch eine Biopsie
48
PID Wann und Ablauf
- beide oder ein Elternteil Träger erblichen genetischen Erkrankung - beide oder ein Elternteil Träger chromosomaler Aberration (Translation/Inversion) - Wiederholter Misserfolg IVF oder ICSI - Wiederkehrende Störungen bei Embryoeinnistung - Wiederholte Schwangerschaftsverluste - Fortgeschrittenes Alter Frau über 38-40 kosten: IVF+PGD 8-9000 Euro
49
Transgenerationseffekte durch epigenetische Vererbung Epigenetik
eine gesundheitliche Auswirkung bei (Ur)enkelkindern, die durch toxische Expositionen der (Ur)Großeltern verursacht wird (Mutte, Fötus (zweite Generation ), Repruduktive Zellen des Fötus (dritter Generation) die studie chemischer marker, welche an DNA binden und deren funktion verändern Epigenetische Veränderungen der Spermien oder Eizellen können auf die Exposition gegenüber verschiedenen Stressfaktoren zurückzuführen sein und an zukünftige Generationen weitergegeben werden
50
Keimbahn vs. somatische Mutationen Keimbahn Somatische
Ganzer Organismus trägt Mutation, 50% der Gamteten trägt Mutation (Spermien) nur ein Areal trägt Mutation, und keine der Gameten trägt die Mutation
51
Potentielle Faktoren, die in die Keimbahn eingreifen
Transgenerationaler Einfluss Klinische Events Umweltchemikalien Ernährung, Lifestyle, Soziale Stressoren ``` Epigenome: DNA Methylation Histon Modifikation miRNAs Imprinting ``` ``` spätere Folgen: führt zu Wachstum Neurologischen Verhaltung(Störungen) Fettleibigkeit Reproduktion Krebs ```
52
Endokrine Disruptoren (EDCs)
Substanzen, die in die Hormonfunktion eingreifen Metalle, Industriellechemikalien, Phamarzeutische Drogen, Pesto-,Herbi-, und Fungizide , synthetische und naturelle Hormone , Personal Pflegeprodukte => äußere Einwirkungen - Weichmacher, wie Phthalate und Bisphenol A (führen zu Hodenhochstand und weniger Spermien)
53
pot. Folgen EDCs epigenetische Veränderungen auf:
- Mutter und Fetus - Baby:Störung der endokrinen Programmierung und des Stoffwechsels, SGA (IUGR)-KINDER --> Verzögerung des Wachstums, Geburtsgewicht und Gewicht des Fötus stark reduziert - Kinder: Fettleibigkeit, Veränderungen des Stoffwechsels, Autismus (neurobilogische Verhaltensstörung), pupertale Varianten, Schilddrüsendeffekt - Teenager-Erwachsene: Fettleibigkeit/Adipositas, Effekt auf Fruchtbarkeit (Infertilität), Stoffwechsel Veränderung, Schilddrüsendeffekt, Karziogenese
54
Prof. McArdle Ernährung von Eltern und Gesundheit von Nachkommen
durch Folsäure, Choline, betaine und Vitamin B12 konnten Krebsgene während SS stillgelegt werden (an Mäusen getestet) Hunger von 9-12 J = gesunde Kinder --> andere bekommen Diabetes oder Herzprobleme
55
Epigenetische wirksame Bestandteile der Nahrung
grüner Tee, Sojabohnen, Trauben, Kakao, Cucuma

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