Mütterliche mitochondriale DNA: Was ist das und wie wird sie vererbt?

1. Was ist mütterliche mitochondriale DNA und welche Aufgabe hat sie?
2. Welche Bedeutung hat mitochondriale DNA für die Gesundheit des Kindes?
3. Mütterliche mitochondriale DNA bei Kinderwunschbehandlungen
4. Genetische Beratung und medizinische Betreuung bei FHRG
5. Wie wird mütterliche mitochondriale DNA vererbt?
6. Unterschiede zwischen mitochondrialer DNA und der DNA im Zellkern

Welche Möglichkeit infrage kommt, hängt von der medizinischen Situation und dem gewählten Programm ab. Deshalb ist es wichtig zu wissen, woher das Erbgut des Kindes stammt.

Die DNA im Zellkern wird von beiden genetischen Eltern vererbt. Mitochondriale DNA wird dagegen über die Eizelle weitergegeben. Bei einer Eizellspende stammt die mitochondriale DNA (mtDNA) also von der Spenderin und nicht von der Frau, die das Kind austrägt.

Dieser Unterschied erklärt die genetische Vererbung bei einer Eizellspende und ist auch für die Einschätzung erblicher Krankheitsrisiken wichtig. Im Folgenden erfahren Sie, was mütterliche mitochondriale DNA ist, wie sie sich von der DNA im Zellkern unterscheidet und welche Bedeutung sie für das Kind hat.

Was ist mütterliche mitochondriale DNA und welche Aufgabe hat sie?

Mitochondrien sind Bestandteile unserer Zellen, die an der Energiegewinnung beteiligt sind. Sie besitzen ein kleines eigenes Erbgut: die mitochondriale DNA. Dieses ringförmige Molekül besteht aus etwa 16.600 Basenpaaren und enthält 37 Gene. Davon codieren 13 Gene Proteine, die für die Energieproduktion der Zelle wichtig sind. Die übrigen Gene codieren ribosomale und Transfer-RNA, die für die Proteinsynthese in den Mitochondrien benötigt werden.

Mit „mütterlicher mitochondrialer DNA“ ist keine besondere DNA-Art gemeint, sondern ihre Art der Vererbung. Die Funktion der Mitochondrien hängt zugleich von Genen im Zellkern ab. Ihr eigenes Erbgut liefert nur einen Teil der dafür benötigten Proteine.

Wie wird mütterliche mitochondriale DNA vererbt?

Die mitochondriale DNA gelangt über die Eizelle sowohl an Töchter als auch an Söhne. An die nächste Generation wird sie jedoch nur von den Töchtern weitergegeben. Söhne tragen diese DNA ebenfalls in ihren Zellen, vererben sie aber nicht an ihre Kinder.

In einer Zelle können verschiedene Varianten mitochondrialer DNA nebeneinander vorkommen. Das nennt man Heteroplasmie. Da sich ihr Anteil während der Eizellreifung verändern kann, können Kinder derselben Mutter eine Mutation in unterschiedlichem Ausmaß erben. Nicht jede Veränderung führt allerdings zu einer Erkrankung.

Auch Spermien enthalten Mitochondrien. Unter normalen Bedingungen wird die väterliche mitochondriale DNA jedoch nicht an das Kind weitergegeben.

Unterschiede zwischen mitochondrialer DNA und der DNA im Zellkern

Um die mütterliche Vererbung besser zu verstehen, lohnt sich ein Vergleich zwischen mitochondrialer DNA und der DNA im Zellkern. Die Tabelle zeigt die wichtigsten Unterschiede.

Mit mitochondrialer DNA lässt sich die mütterliche Abstammungslinie untersuchen. Sie bildet jedoch nicht die gesamte Herkunft eines Menschen ab und bestimmt auch nicht die meisten äußerlichen Merkmale eines Kindes.

Welche Bedeutung hat mitochondriale DNA für die Gesundheit des Kindes?

Diese DNA ist wichtig für die Energieversorgung der Zellen und kann mit bestimmten Erkrankungen zusammenhängen. Mitochondrien produzieren ATP. Chloroplasten in Pflanzenzellen wandeln dagegen Lichtenergie in chemische Energie um. Gehirn, Herz, Muskeln und Augen reagieren besonders empfindlich auf Störungen des Energiestoffwechsels.

Die Gesundheit eines Kindes hängt jedoch von vielen weiteren Faktoren ab, darunter die Gene im Zellkern, die Umwelt und der Verlauf der Schwangerschaft. Manche Veränderungen der mitochondrialen DNA können erbliche Erkrankungen verursachen, zum Beispiel:

• MERRF – eine Erkrankung mit myoklonischer Epilepsie und Beteiligung der Muskulatur;
• Lebersche hereditäre Optikusneuropathie – eine Erkrankung, die zum Verlust des Sehvermögens führen kann;
• MELAS – ein Syndrom, das Muskeln und Nervensystem betrifft und schlaganfallähnliche Episoden auslösen kann.

Eine krankheitsverursachende Genvariante führt nicht zwangsläufig zu Beschwerden. Wie stark Symptome ausfallen, hängt von der Mutation und ihrem Anteil in den jeweiligen Geweben ab. Außerdem beruhen nicht alle mitochondrialen Erkrankungen auf mütterlich vererbter mtDNA. Manche werden durch Veränderungen in Genen des Zellkerns verursacht, die auch vom Vater stammen können.

Mütterliche mitochondriale DNA bei Kinderwunschbehandlungen

Wenn eine natürliche Schwangerschaft nicht möglich ist, kann eine In-vitro-Fertilisation (IVF) infrage kommen. Auch dabei bleibt die verwendete Eizelle die Quelle der mitochondrialen DNA: Über sie erhält das Kind dieses Erbgut. Stammt die Eizelle von der Wunschmutter, stammt auch das mitochondriale Erbgut des Kindes von ihr. Bei einer Eizellspende erhält das Kind die mitochondriale DNA der Spenderin.

Die Eizellspende ist allerdings von Verfahren der mitochondrialen Spende zu unterscheiden. Dabei kann das Erbgut aus dem Zellkern in eine Eizelle oder einen Embryo mit gespendeten Mitochondrien übertragen werden.

Bei einer gestationellen Leihmutterschaft trägt die Leihmutter in der Regel einen Embryo aus, der nicht aus ihren eigenen Eizellen entstanden ist. Die mitochondriale DNA des Kindes stammt dann von der genetischen Wunschmutter oder der Eizellspenderin. Die Schwangerschaft selbst verändert das mitochondriale Erbgut des Embryos nicht. Der Gesundheitszustand der Leihmutter und die Bedingungen während der Schwangerschaft sind für die Entwicklung des Kindes dennoch wichtig.

Genetische Beratung und medizinische Betreuung bei FHRG

Wenn in der Familie in irgendeiner Generation mitochondriale Erkrankungen aufgetreten sind, sollte bereits vor der Erzeugung von Embryonen eine Beratung durch einen Facharzt für Humangenetik erfolgen. FHRG bietet im Rahmen der Kinderwunschbehandlung genetische Beratungen an, um Risiken einzuschätzen und geeignete Untersuchungen festzulegen.

Mit PGT-A werden Embryonen auf Aneuploidien untersucht, also auf Abweichungen bei der Chromosomenzahl. Der Test erfasst die Zahl der Chromosomen, schließt aber krankheitsverursachende Varianten in der mitochondrialen DNA nicht aus. PGT-A ist nicht in jedem Programm enthalten. Besteht ein Verdacht auf solche Varianten oder wurden sie durch spezielle Tests festgestellt, ist eine fachärztliche Beurteilung erforderlich. Das FHRG-Team unterstützt bei der Auswahl geeigneter Untersuchungen unter Berücksichtigung der Familiengeschichte und der individuellen Situation.