Secciones del feto y la placenta. Crédito:Ionel Sandovici
Los científicos de Cambridge han identificado una señal clave que utiliza el feto para controlar el suministro de nutrientes de la placenta, lo que revela un tira y afloja entre los genes heredados del padre y de la madre. El estudio, realizado en ratones, podría ayudar a explicar por qué algunos bebés crecen mal en el útero.
A medida que el feto crece, necesita comunicar a la madre sus crecientes necesidades de alimento. Recibe su alimento a través de los vasos sanguíneos de la placenta, un órgano especializado que contiene células tanto del bebé como de la madre.
Entre el 10 % y el 15 % de los bebés crecen mal en el útero y, a menudo, muestran un crecimiento reducido de los vasos sanguíneos en la placenta. En los humanos, estos vasos sanguíneos se expanden dramáticamente entre la mitad y el final de la gestación, alcanzando una longitud total de aproximadamente 320 kilómetros a término.
En un estudio publicado hoy (27 de diciembre de 2021) en Developmental Cell , un equipo dirigido por científicos de la Universidad de Cambridge usó ratones genéticamente modificados para mostrar cómo el feto produce una señal para estimular el crecimiento de vasos sanguíneos dentro de la placenta. Esta señal también provoca modificaciones en otras células de la placenta para permitir que más nutrientes de la madre pasen al feto.
El Dr. Ionel Sandovici, primer autor del artículo, dijo:“A medida que crece en el útero, el feto necesita alimento de su madre, y los vasos sanguíneos saludables en la placenta son esenciales para ayudarlo a obtener la cantidad correcta de nutrientes que necesita.
“Hemos identificado una forma que utiliza el feto para comunicarse con la placenta para impulsar la correcta expansión de estos vasos sanguíneos. Cuando se interrumpe esta comunicación, los vasos sanguíneos no se desarrollan adecuadamente y el bebé tendrá dificultades para obtener toda la comida que necesita”.
El equipo descubrió que el feto envía una señal conocida como IGF2 que llega a la placenta a través del cordón umbilical. En humanos, los niveles de IGF2 en el cordón umbilical aumentan progresivamente entre las 29 semanas de gestación y el término:demasiado IGF2 se asocia con un crecimiento excesivo, mientras que una cantidad insuficiente de IGF2 se asocia con un crecimiento insuficiente. Los bebés que son demasiado grandes o demasiado pequeños tienen más probabilidades de sufrir o incluso morir al nacer, y tienen un mayor riesgo de desarrollar diabetes y problemas cardíacos en la edad adulta.
El Dr. Sandovici agregó:“Sabemos desde hace algún tiempo que IGF2 promueve el crecimiento de los órganos donde se produce. En este estudio, hemos demostrado que el IGF2 también actúa como una hormona clásica:lo produce el feto, pasa a la sangre fetal, pasa por el cordón umbilical y llega a la placenta, donde actúa”.
Particularmente interesante es lo que revelan sus hallazgos sobre la lucha que tiene lugar en el útero.
En ratones, la respuesta a IGF2 en los vasos sanguíneos de la placenta está mediada por otra proteína, llamada IGF2R. Los dos genes que producen IGF2 e IGF2R están "impresos", un proceso mediante el cual los interruptores moleculares en los genes identifican su origen parental y pueden activar o desactivar los genes. En este caso, solo la copia del igf2 el gen heredado del padre está activo, mientras que solo la copia de igf2r heredado de la madre es activo.
El autor principal, el Dr. Miguel Constância, dijo:“Una teoría sobre los genes impresos es que los genes expresados paternalmente son codiciosos y egoístas. Quieren extraer la mayor cantidad de recursos posible de la madre. Pero los genes expresados por la madre actúan como contramedidas para equilibrar estas demandas”.
“En nuestro estudio, el gen del padre impulsa las demandas del feto de vasos sanguíneos más grandes y más nutrientes, mientras que el gen de la madre en la placenta trata de controlar la cantidad de alimento que proporciona. Se está produciendo un tira y afloja, una batalla de sexos a nivel del genoma”.
El equipo dice que sus hallazgos permitirán una mejor comprensión de cómo el feto, la placenta y la madre se comunican entre sí durante el embarazo. Esto, a su vez, podría conducir a formas de medir los niveles de IGF2 en el feto y encontrar formas de usar medicamentos para normalizar estos niveles o promover el desarrollo normal de la vasculatura placentaria.
Los investigadores utilizaron ratones, ya que es posible manipular sus genes para imitar diferentes condiciones de desarrollo. Esto les permite estudiar en detalle los diferentes mecanismos que tienen lugar. La fisiología y la biología de los ratones tienen muchas similitudes con las de los humanos, lo que permite a los investigadores modelar el embarazo humano para comprenderlo mejor.
Referencia:“El Impreso Igf2-Igf2r Axis is Critical for Matchental Microvasculature Expansion to Fetal Growth” por Ionel Sandovici, Aikaterini Georgopoulou, Vicente Pérez-García, Antonia Hufnagel, Jorge López-Tello, Brian Y.H.Lam, Samira N.Schiefer, Chelsea Gaudreau, Fátima Santos, Katharina Hoelle, Giles S.H.Yeo, Keith Burling, Moritz Reiterer, Abigail L.Fowden, Graham J.Burton, Cristina M.Branco, Amanda N.Sferruzzi-Perri y Miguel Constância,
, 27 de diciembre de 2021, Developmental Cell .
DOI:10.1016/j.devcel.2021.12.005
Los investigadores principales se encuentran en el Departamento de Obstetricia y Ginecología, la Unidad de Enfermedades Metabólicas del Consejo de Investigación Médica, parte del Instituto Wellcome-MRC de Ciencias Metabólicas y el Centro de Investigación del Trofoblasto, todos en la Universidad de Cambridge.
La investigación fue financiada en gran parte por el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas, el Consejo de Investigación Médica, Wellcome Trust y el Centro de Investigación de Trofoblastos.
