Sezioni del feto e della placenta. Credito:Ionel Sadovici
Gli scienziati di Cambridge hanno identificato un segnale chiave che il feto usa per controllare il suo apporto di nutrienti dalla placenta, rivelando un braccio di ferro tra i geni ereditati dal padre e dalla madre. Lo studio, condotto sui topi, potrebbe aiutare a spiegare perché alcuni bambini crescono male nel grembo materno.
Man mano che il feto cresce, deve comunicare alla madre i suoi crescenti bisogni di cibo. Riceve il suo nutrimento attraverso i vasi sanguigni della placenta, un organo specializzato che contiene cellule sia del bambino che della madre.
Tra il 10% e il 15% dei bambini cresce male nell'utero, mostrando spesso una crescita ridotta dei vasi sanguigni nella placenta. Negli esseri umani, questi vasi sanguigni si espandono notevolmente tra la metà e la fine della gestazione, raggiungendo una lunghezza totale di circa 320 chilometri a termine.
In uno studio pubblicato oggi (27 dicembre 2021) su Developmental Cell , un team guidato da scienziati dell'Università di Cambridge ha utilizzato topi geneticamente modificati per mostrare come il feto produce un segnale per incoraggiare la crescita dei vasi sanguigni all'interno della placenta. Questo segnale provoca anche modifiche ad altre cellule della placenta per consentire a più nutrienti dalla madre di passare al feto.
Il dottor Ionel Sandovici, il primo autore dell'articolo, ha affermato:"Man mano che cresce nell'utero, il feto ha bisogno di cibo dalla sua mamma e vasi sanguigni sani nella placenta sono essenziali per aiutarlo a ottenere la giusta quantità di nutrienti di cui ha bisogno.
“Abbiamo identificato un modo che il feto usa per comunicare con la placenta per stimolare la corretta espansione di questi vasi sanguigni. Quando questa comunicazione si interrompe, i vasi sanguigni non si sviluppano correttamente e il bambino lotterà per ottenere tutto il cibo di cui ha bisogno."
Il team ha scoperto che il feto invia un segnale noto come IGF2 che raggiunge la placenta attraverso il cordone ombelicale. Nell'uomo, i livelli di IGF2 nel cordone ombelicale aumentano progressivamente tra le 29 settimane di gestazione e il termine:troppo IGF2 è associato a una crescita eccessiva, mentre una quantità insufficiente di IGF2 è associata a una crescita troppo ridotta. I bambini troppo grandi o troppo piccoli hanno maggiori probabilità di soffrire o addirittura morire alla nascita e hanno un rischio maggiore di sviluppare diabete e problemi cardiaci da adulti.
Il Dr. Sandovici ha aggiunto:“Sappiamo da tempo che l'IGF2 favorisce la crescita degli organi in cui viene prodotto. In questo studio, abbiamo dimostrato che l'IGF2 agisce anche come un ormone classico:è prodotto dal feto, entra nel sangue fetale, attraverso il cordone ombelicale e fino alla placenta, dove agisce".
Particolarmente interessante è ciò che rivelano le loro scoperte sulla rissa che si svolge nel grembo materno.
Nei topi, la risposta all'IGF2 nei vasi sanguigni della placenta è mediata da un'altra proteina, chiamata IGF2R. I due geni che producono IGF2 e IGF2R sono "impressi", un processo mediante il quale gli interruttori molecolari sui geni identificano la loro origine parentale e possono attivare o disattivare i geni. In questo caso, solo la copia di igf2 gene ereditato dal padre è attivo, mentre è attiva solo la copia di igf2r ereditato dalla madre è attivo.
L'autore principale, il dottor Miguel Constância, ha affermato:"Una teoria sui geni impressi è che i geni espressi paternamente sono avidi ed egoisti. Vogliono estrarre il maggior numero di risorse possibili dalla madre. Ma i geni espressi maternamente agiscono come contromisure per bilanciare queste richieste”.
“Nel nostro studio, il gene del padre guida le richieste del feto di vasi sanguigni più grandi e più nutrienti, mentre il gene della madre nella placenta cerca di controllare la quantità di nutrimento che fornisce. C'è un tiro alla fune in corso, una battaglia tra i sessi a livello del genoma."
Il team afferma che i loro risultati consentiranno una migliore comprensione di come il feto, la placenta e la madre comunicano tra loro durante la gravidanza. Questo a sua volta potrebbe portare a metodi per misurare i livelli di IGF2 nel feto e trovare modi per utilizzare i farmaci per normalizzare questi livelli o promuovere il normale sviluppo della vascolarizzazione placentare.
I ricercatori hanno utilizzato i topi, poiché è possibile manipolare i loro geni per imitare diverse condizioni di sviluppo. Ciò consente loro di studiare in dettaglio i diversi meccanismi in atto. La fisiologia e la biologia dei topi hanno molte somiglianze con quelle degli esseri umani, consentendo ai ricercatori di modellare la gravidanza umana, al fine di comprenderla meglio.
Riferimento:"The Imprinted Igf2-Igf2r Axis is Critical for Matching Placental Microvasculature Expansion to Fetal Growth” di 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 e Miguel Constância,
, 27 dicembre 2021, Cella di sviluppo .
DOI:10.1016/j.devcel.2021.12.005
I ricercatori principali hanno sede presso il Dipartimento di Ostetricia e Ginecologia, la Medical Research Council Metabolic Diseases Unit, parte del Wellcome-MRC Institute of Metabolic Science, e il Center for Trophoblast Research, tutti presso l'Università di Cambridge.
La ricerca è stata in gran parte finanziata dal Biotechnology and Biological Sciences Research Council, dal Medical Research Council, dal Wellcome Trust e dal Center for Trophoblast Research.
