Ученые выяснили, как некоторые млекопитающие задерживают беременность

Ученые выяснили биохимические механизмы, позволяющие многим видам млекопитающим откладывать развитие беременности и роды на более благоприятный для выживания период. Возможно, это открытие поможет разработать новые методы борьбы с раком. Результаты опубликованы в журнале Developmental Cell.

Многие животные, среди которых 130 видов млекопитающих, обладают способностью задерживать развитие беременности до тех пор, пока в организме матери не будет достаточно энергии и питательных веществ для вынашивания и последующего кормления. Эмбриональная остановка, или, как ее называют, эмбриональная диапауза может быть связана с голодом, стрессом, сезонным репродуктивным циклом или с тем, что самка еще не закончила кормить молоком ранее родившихся детенышей.

Эта природная стратегия обеспечивает развитие здорового потомства и выживание вида. Механизм ее заключается в том, что эмбрион имплантируется в матку матери не сразу после оплодотворения, а некоторое время остается неактивным, пока не включатся определенные молекулярные регуляторы.

Медведи, например, спариваются в конце весны или в начале лета. В это время самка активно охотится за едой. Только когда она наберет достаточно жира и веса, спустя несколько месяцев, один или несколько эмбрионов будут имплантированы. Поэтому все медвежата всегда рождаются в конце зимы.

Американские ученые из Института стволовых клеток и регенеративной медицины при Университете штата Вашингтон в Сиэтле изучили на мышах биохимические причины, связанные с задержкой между зачатием и беременностью.

Ученые моделировали состояние диапаузы эмбриона, снижая у самок мышей уровень эстрогена, и сравнивали развитие эмбрионов с задержанной и нормальной имплантацией. Затем, провоцируя дефицит питания эмбриональных стволовых клеток, они сопоставляли их с активно растущими эмбриональными стволовыми клетками мыши.

Авторы провели обширные лабораторные исследования того, как метаболические и сигнальные пути контролируют спящие и активные состояния эмбрионов мыши и эмбриональных стволовых клеток. Они анализировали экспрессию генов при различных состояниях клеток, пытаясь, интерпретируя код ДНК, определить, какие критические белки вырабатываются и в каких количествах в задержанном и активном состояниях.

В результате выяснилось, что ключевую роль в процессе входа и выхода из диапаузы играет протеиновый комплекс mTOR, который регулирует многие другие клеточные процессы, включая пролиферацию, рост и синтез белка. mTORучаствует в "обнаружении" запасов питательных веществ и энергии в клетках, а также управляет аспектами эмбрионального роста и развития. В этом исследовании ситуации, которые ингибировали mTOR, приводили к отчетливому метаболическому профилю, который характеризует диапаузу. Исследователи также обнаружили, что это торможение является обратимым.

Исследование механизма диапаузы у животных является важным шагом в выяснении того, можно ли использовать этот клеточный ответ для клинической терапии и улучшения процедуры искусственного оплодотворения.

Кроме того, по мнению авторов, это направление исследований может иметь важное значение для исследований рака. Известно, что mTOR является центральным регулятором метаболизма и физиологии при старении и раке у млекопитающих. Выяснение того, почему и когда раковые клетки приходят в состояние покоя, может помочь объяснить их способность противостоять химиотерапии, после которой они снова могут возрождаться. Если ученые обнаружат соответствующие клеточные регуляторы, они смогут разработать методы, позволяющие пробудить раковые клетки во время сеансов терапии.