Sekcje płodu i łożyska. Źródło:Ionel Sandovici
Naukowcy z Cambridge zidentyfikowali kluczowy sygnał, który płód wykorzystuje do kontrolowania dostarczania składników odżywczych z łożyska, ujawniając przeciąganie liny między genami odziedziczonymi po ojcu i po matce. Badanie przeprowadzone na myszach może pomóc wyjaśnić, dlaczego niektóre dzieci słabo rosną w macicy.
Gdy płód rośnie, musi informować matkę o rosnącym zapotrzebowaniu na żywność. Odżywia się przez naczynia krwionośne w łożysku, wyspecjalizowanym narządzie zawierającym komórki zarówno dziecka, jak i matki.
Od 10% do 15% dzieci słabo rośnie w macicy, często wykazując zmniejszony wzrost naczyń krwionośnych w łożysku. U ludzi te naczynia krwionośne rozszerzają się dramatycznie między środkową a późną ciążą, osiągając całkowitą długość około 320 kilometrów w terminie.
W badaniu opublikowanym dzisiaj (27 grudnia 2021 r.) w Developmental Cell , zespół kierowany przez naukowców z University of Cambridge wykorzystał genetycznie zmodyfikowane myszy, aby pokazać, w jaki sposób płód wytwarza sygnał pobudzający wzrost naczyń krwionośnych w łożysku. Sygnał ten powoduje również modyfikacje innych komórek łożyska, aby więcej składników odżywczych od matki mogło dotrzeć do płodu.
Dr Ionel Sandovici, pierwszy autor artykułu, powiedział:„Rozwijając się w macicy, płód potrzebuje pokarmu od matki, a zdrowe naczynia krwionośne w łożysku są niezbędne do uzyskania odpowiedniej ilości składników odżywczych, których potrzebuje.
„Zidentyfikowaliśmy jeden sposób, w jaki płód komunikuje się z łożyskiem, aby pobudzić prawidłową ekspansję tych naczyń krwionośnych. Kiedy ta komunikacja się załamuje, naczynia krwionośne nie rozwijają się prawidłowo, a dziecko będzie miało trudności z uzyskaniem całego potrzebnego mu pożywienia”.
Zespół odkrył, że płód wysyła sygnał znany jako IGF2, który dociera do łożyska przez pępowinę. U ludzi poziomy IGF2 w pępowinie stopniowo wzrastają między 29 tygodniem ciąży a porodem:zbyt dużo IGF2 wiąże się ze zbyt dużym wzrostem, podczas gdy niewystarczająca ilość IGF2 wiąże się ze zbyt słabym wzrostem. Dzieci, które są za duże lub za małe, częściej cierpią, a nawet umierają po urodzeniu i mają większe ryzyko rozwoju cukrzycy i problemów z sercem jako dorośli.
Dr Sandovici dodał:„Od pewnego czasu wiemy, że IGF2 wspomaga wzrost narządów, w których jest wytwarzany. W tym badaniu wykazaliśmy, że IGF2 działa również jak klasyczny hormon – jest wytwarzany przez płód, trafia do krwi płodowej, przez pępowinę i łożysko, gdzie działa”.
Szczególnie interesujące jest to, co ich odkrycia ujawniają na temat walki mającej miejsce w łonie matki.
U myszy w odpowiedzi na IGF2 w naczyniach krwionośnych łożyska pośredniczy inne białko, zwane IGF2R. Dwa geny wytwarzające IGF2 i IGF2R są „wdrukowane” – proces, w którym przełączniki molekularne genów identyfikują ich pochodzenie rodzicielskie i mogą włączać lub wyłączać geny. W tym przypadku tylko kopia igf2 gen odziedziczony po ojcu jest aktywny, natomiast tylko kopia igf2r odziedziczona po matce jest aktywna.
Główny autor, dr Miguel Constância, powiedział:„Jedna z teorii dotyczących wdrukowanych genów mówi, że geny wyrażane przez ojca są chciwe i samolubne. Chcą wydobyć z matki jak najwięcej zasobów. Ale geny wyrażane przez matkę działają jako środki zaradcze, aby zrównoważyć te wymagania”.
„W naszym badaniu gen ojca kieruje zapotrzebowaniem płodu na większe naczynia krwionośne i więcej składników odżywczych, podczas gdy gen matki w łożysku próbuje kontrolować, ile dostarcza ona pożywienia. Trwa przeciąganie liny, walka płci na poziomie genomu”.
Zespół twierdzi, że ich odkrycia pozwolą lepiej zrozumieć, w jaki sposób płód, łożysko i matka komunikują się ze sobą podczas ciąży. To z kolei może prowadzić do sposobów mierzenia poziomów IGF2 u płodu i znalezienia sposobów na stosowanie leków w celu normalizacji tych poziomów lub promowania prawidłowego rozwoju naczyń łożyska.
Naukowcy wykorzystali myszy, ponieważ możliwe jest manipulowanie ich genami w celu naśladowania różnych warunków rozwojowych. Umożliwia im to szczegółowe przestudiowanie różnych zachodzących mechanizmów. Fizjologia i biologia myszy ma wiele podobieństw z ludzkimi, co pozwala naukowcom modelować ludzką ciążę, aby lepiej ją zrozumieć.
Odniesienie:„Imprinted Igf2-Igf2r Oś jest krytyczna dla dopasowania ekspansji mikronaczyń łożyskowych do wzrostu płodu” autorstwa Ionela Sandovici, Aikaterini Georgopoulou, Vicente Pérez-García, Antonii Hufnagel, Jorge López-Tello, Brian Y.H.Lam, Samira N.Schiefer, Katima Gaudreau, F. Giles S.H.Yeo, Keith Burling, Moritz Reiterer, Abigail L.Fowden, Graham J.Burton, Cristina M.Branco, Amanda N.Sferruzzi-Perri i Miguel Constância,
, 27 grudnia 2021, Komórka rozwojowa .
DOI:10.1016/j.devcel.2021.12.005
Główni badacze pracują w Departamencie Położnictwa i Ginekologii, Medical Research Council Unit Metabolic Diseases Unit, będącej częścią Wellcome-MRC Institute of Metabolic Science oraz Center for Trophoblast Research, wszystkie na Uniwersytecie Cambridge.
Badania były w dużej mierze finansowane przez Radę Badań Biotechnologii i Nauk Biologicznych, Radę Badań Medycznych, Wellcome Trust i Centrum Badań Trofoblastów.
