Die Eileiter
Die Funktionen der Eileiter (Oviduct)
- Samentransport
- Spermienreservoir
- Spermienreifung (Kapazitation)
- Der Eileitertrichter umhüllt den Brunstfollikel und fängt dort beim Eisprung die Eizelle auf
- Ort der Befruchtung der Eizelle
- Transport der befruchteten Eizelle, des frühen Embryos, in die Gebärmutter
Die Eileiter sind versteckte, recht unbekannte aber hochkomplexe Organe.
Ihre vielfältigen Funktionen und ihre Wechselwirkung mit Spermien und Eizelle sind wichtige Voraussetzung für eine Trächtigkeit - vieles ist noch nicht komplett erforscht.
Die Bedeutung des Eileiters für die Spermienreifung und die frühe Entwicklung von Rinderembryonen ist mittlerweile gesichert.
Die Anatomie der Eileiter
Die Eileiter sind zwei feine, nicht ganz bleistift-starke Schläuchlein. Sie beginnen jeweils an der Spitze eines Gebärmutterhorns und enden nach ca. 25 cm, vorne mit einem freien Trichter aus einer beweglichen, durchsichtigen Haut. Diese umhüllt jeweils den Eierstock.
Verschiedene Abschnitte
Anatomisch und funktionell werden die Eileiter in vier unterschiedliche Abschnitte gegliedert:
Der Ort der Spermienselektion
Dort, wo der Eileiter als kleine Öffnung im Gebärmutterhorn beginnt (Ostium tubae uterinae)
Der Ort des Spermienreservoirs
Der längste Teil des Eileiters ist ein sich hin und her schlängelndes Schäuchlein (Isthmus)
Der Ort der Befruchtung
Kurz vor der Öffnung im Trichter erweitert sich der Durchmesser des feinen Schlauchs (Ampulle).
Der Ort des Auffangens
Das trichterförmige Ende auf der Seite des Eierstocks umhüllt diesen komplett (Infundibulum).
Im breiten Band
Die Eileiter schlängeln sich innerhalb eines eigenen bindegewebigen Gekröses (Mesosalpinx) durch das „breite Band“ der Gebärmutter.
Mit diesem Band sind alle Geschlechtsorgane der Kuh am knöchernen Becken aufgehängt.
Die Innenauskleidung
Die Innenauskleidung der Eileiter besteht aus zylindrischen Epithelzellen, die Flimmerhärchen tragen und die Spermien an sich binden können, und aus Drüsenzellen.
Spermienselektion vor dem kleinen Loch
Bereits kurz nach der Besamung finden sich die Spermien vor der Öffnung des Eileiters in der Spitze der Gebärmutter. Die Kontraktion der Muskulatur in der Gebärmutterwand drückt sie dorthin. Die reifende Eizelle weist ihnen über einen Lockstoff den Weg.
An der kleinen Öffnung des Eileiters schaffen es nur noch intakte Spermien weiter. Sie müssen dort aus eigener Kraft hinein schwimmen.
Spermienreservoir im Eileiter
Die Spermien, die es durch das Löchlein geschafft haben, werden durch Muskelkontraktionen des Eileiters weitergeschubst. Die Samenzellen lösen diese Kontraktionen selbst aus, indem sie in chemische Wechselwirkungen mit den Eileiterzellen treten.
Dann docken die Spermien an die Innenauskleidung (Epithelzellen) des Isthmus an.
Dieses System ist allerdings sehr fragil: Schon bei einer geringgradigen Entzündung im Eileiter können dort weniger Spermien binden.
Schutz und Schonung
Der Isthmus des Eileiters ist das funktionelle Spermienreservoir. Allerdings können nur die vitalsten Spermien an die feinen Härchen (Zilien) der Epithelzellen binden. Dort angeheftet sind sie vor Abwehrzellen geschützt und können ihre Energiereserven schonen.
Ernährung und Lebenshilfe
Sobald die Spermien gebunden sind, ändern die Drüsenzellen des Eileiters das Sekret, das sie abgeben. Es enthält dann vermehrt Energieträger (Glykoproteine). Das hält die Spermien über längere Zeit lebens- und befruchtungsfähig.
Individueller Klebstoff
Wie gut sich die Spermien anheften können, ist von Stier zu Stier und von Ejakulat zu Ejakulat verschieden. Eiweisse in der Samenflüssigkeit (Seminalplasma) dienen als Klebstoff - ein wichtiger Faktor, der die Befruchtungsfähigkeit einer Samendose beeinflusst.
Reifung einberechnen
Die Spermien schliessen die Reifung (Kapazitation) ab, die sie im Genital des Stiers und in der Gebärmutter der Kuh begannen. Sie dauert einige Stunden - weshalb Du Kühe vor dem Eisprung besamen solltest: Im optimalen Besamungszeitraum 12 – 24 Stunden nach Beginn der Hauptbrunst.
Nur ausgereift befruchtungsfähig
Die Spermien ändern bei der Kapazitation ihre Oberfläche: Es entstehen Bindungsstellen, mit denen sie Kontakt zur Eizelle aufnehmen können. Nur kapazitierte Spermien können später Enzyme freisetzen, um die Hülle der Eizelle bei der Befruchtung aufzulösen.
Die Reifung verlängern
Die Chancen für eine erfolgreiche Befruchtung verlängern sich, wenn Spermien nacheinander kapazitieren. Spermien sind immer gruppenweise parat. Die Besamung mit Mischsperma verschiedener Stiere (z.B. SILIAN) verstärkt diesen Effekt. Es befruchtet daher besser.
Unsere Empfehlung
Eine digitale Technik ermöglicht WissenschaftlerInnen, die Interaktionen von Spermien und Eileiter-Zellen festzuhalten und zu analysieren. Mit dem „Live Cell Imaging“ (Videos mikroskopischer Untersuchungen von lebenden Zellen) können diese spannenden Vorgänge beobachtet werden.
Verschiedene wissenschaftliche Veröffentlichungen von Prof. Sabine Kölle, University of Dublin, und ihren Mitarbeitern fassen diese zusammen (in Englisch) – Im Internet frei verfügbar sind zum Beispiel:
- Ciliary Transport, Gamete Interaction, and Effects of the Early Embryo in the Oviduct: Ex Vivo Analyses Using a New Digital Videomicroscopic System in the Cow, Biology of Reproduction, 2009 (vgl. Screenshot)
- Transport, Distribution and Elimination of Mammalian Sperm Following Natural Mating and Insemination, Animal Reproduction, 2015
Trichter findet Blase
Während sich die Spermien auf die Befruchtung vorbereiten, bewegen sich am vorderen Ende (Infundibulum) des Eileiters feinste Härchen (Fimbrien) wie Tausendfüssler synchron in dieselbe Richtung. Sie flimmern über die Oberfläche der Brunstblase auf dem Eierstock der Kuh.
Zielsicher
Vor jedem Eisprung sucht der Trichter den Brunstfollikel, der am Brunstende aufplatzt und die Eizelle freisetzt. Es ist noch unbekannt, wie er sein Ziel, das in jeder Brunst an einer anderen Stelle des Eierstocks hervortritt, findet. Wahrscheinlich lenken ihn chemische Stoffe.
Staubsauger
Am Ende der Brunst reisst die Oberfläche der Blase auf dem Eierstock ein (Eisprung). Mit der Blasen-Flüssigkeit wird die Eizelle ausgespült. Der Eileitertrichter zieht wie ein Staubsauger die Eizelle und tausende kleine Versorgungszellen, die sie umgeben, ein.
Störungsanfällig
Eierstöcke und Eibläschen sollten während der Brunst möglichst nicht betastet werden. Denn der nicht-spürbare Trichter ist mit der untersuchenden Hand leicht von der Eiblase weggeschoben. Es braucht einige Zeit bis der Eileiter wieder in Position ist.
Unbekanntes Startsignal
Zusammen mit der Eizelle und ihren Versorgungszellen gelangt auch eine Hormonwolke ins Innere des Eileiters. Dies ist der Startschuss für das grosse Rennen: Sobald die Hormone (welcher Faktor genau ist noch unbekannt) die angedockten Spermien erreicht, werden diese hyperaktiv und zucken wild mit ihren Schwänzen hin und her.
Unsere Empfehlung
In der online-Version von S. Kölle, Biology of Reproduction, Volume 81, Issue 2, 1 August 2009 sind verschiedene Videos angehängt, die diese Vorgänge zeigen.
Unter anderem:
Der Transport der Eizelle durch den Eileiter
Das Loslösen der hyperaktiven Spermien vom Eileiter-Epithel
Auftauen wichtig fürs Loslösen
Die Kraft sich so wieder von den Eileiterzellen loszureissen, haben ausschliesslich die vitalsten, stärksten Spermien.
Wichtig ist für diesen Loslöse-Prozess vor allem, dass die Membran ihrer Köpfe intakt ist. Spermien mit Membran-Schäden dagegen bleiben hängen.
Nur der richtige Umgang mit einer Samendose schont diese Struktur. Ein fehlerhaftes Samenhandling insbesondere beim Auftauen schädigt sie dagegen irreversibel.
Die Befruchtung der Eizelle
Die hyperaktiven Spermien schwimmen eileiter-aufwärts bis in die Ampulle. Dort treffen sie auf die Eizelle.
Es kommt zur Befruchtung.
Beste Bedingungen für den Embryo
Nach der Befruchtung liegt ein Embryo im Eileiter, der momentan noch aus einer einzigen Zelle besteht. Da sich diese teilt, hat der Embryo nach drei Tage schon acht Zellen. Nach weiteren drei Tagen sind ungefähr 30 Zellen entstanden.
Wechselwirkungen
Der Eileiter und seine Sekrete sind die wichtigsten Faktoren, dass sich der frühe Embryo weiterentwickeln kann. Der Embryo steuert dazu die Durchblutung der Eileiter-Schleimhaut und deren Sekretion über noch unbekannte chemische Signale.
Energieversorgung
Bereits jetzt steht fest, welche Zellen sich zu welchen späteren Körperteilen und Organen weiterentwickeln werden. All dies benötigt viel Energie und deshalb eine gute Versorgung des frühen Embryos, die der Eileiter übernimmt. Er kann nur hier - nicht aber in der Gebärmutter - überleben.
Kulturmedium
Die frühen Embryonen benötigen unbedingt Eileiterflüssigkeit, um sich weiterentwickeln zu können. Auch bei der Produktion von in-vitro-Embryonen im Labor muss diese zum Kulturmedium zugegeben werden.
Gegenrichtung
Während sich der Embryo teilt, schieben ihn flimmernde Härchen und Muskelkontraktionen zur Gebärmutter - gegen die Richtung, aus der sie vor wenigen Tagen die Spermien befördert haben. Wie können sie die Transportrichtung ändern?
Ziel erreicht :-)
Eine knappe Woche nach der Brunst kommt der Embryo in der Gebärmutter an.
Der Eileiter hat seine komplexen Aufgaben erfüllt.
Zum Download
Die Ausführungen zu den spannenden Aufgaben des Eileiters kannst Du auch in folgenden Beratungsartikeln als pdfs downloaden:
Lust auf ein Spiel?
Teste und erweitere Dein Wissen in unserem LearningSnack "Die Befruchtung der Eizelle".
Die LearningSnack Lernspiele stellen Fragen und geben Antworten im Stil eines SMS-Chat-Verlaufs.
Hinweis für die Landwirtschaftslehrer: Man kann in einer neuen Funktion die Schüler im Live-Game-Modus auch direkt gegeneinander spielen lassen.
Danke
Wir danken Prof. Dr. Sabine Kölle, UCD School of Medicine & Medical Science, University College Dublin, für ihre freundliche Unterstützung.