Cell Metabolism: плод «управляет» метаболизмом своей матери через отцовский ген

Исследователи обнаружили, что еще не рожденные дети используют отцовский ген, чтобы управлять метаболизмом своей матери, обеспечивая себе больше питательных веществ во время беременности. Этот «дистанционный контроль» запускает перетягивание каната между матерью и плодом за ресурсы. В исследовании изучались плацентарные гормоны, которые инструктируют матерей приспосабливаться к росту их ребенка. Это первое прямое доказательство того, что ген отца влияет на перенаправление питательных веществ к плоду от матери. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Cell Metabolism.

Новизна исследования

Нерожденные младенцы используют «жадный» ген отцов, чтобы «дистанционно управлять» мамами, заставляя их кормить их дополнительной пищей. Кембриджские ученые обнаружили, что эмбрионы используют копию гена, унаследованного от отца, чтобы заставить мать выделять как можно больше питательных веществ во время беременности.

Плод «дистанционно контролирует» метаболизм своей матери, поэтому они оба находятся в перетягивании каната. Организм матери хочет, чтобы ребенок выжил, но ему необходимо поддерживать достаточное количество глюкозы и жиров, циркулирующих в ее организме, для ее собственного здоровья, чтобы иметь возможность родить ребенка, кормить его грудью и снова беременеть.

Новое исследование Кембриджского университета (University of Cambridge), изучает, как плацента взаимодействует с матерью посредством выделения гормонов, чтобы она приспосабливалась к росту своего ребенка.

Конфликт между матерью и ребенком

Плацента является жизненно важным органом, который развивается вместе с плодом у беременных женщин и других самок млекопитающих для поддержки развивающегося плода. У беременных мышей ученые выборочно изменили сигнальные клетки в плаценте, которые сообщают матерям о необходимости выделения питательных веществ ее развивающемуся плоду.

Аманда Сферруцци-Перри (Amanda Sferruzzi-Perri), профессор физиологии плода и плаценты, член колледжа Святого Иоанна (St John’s College) и соавтор статьи, объясняет: «Это первое прямое доказательство того, что ген, унаследованный от отца, сигнализирует матери о необходимости питательных веществ для плода».

Мигель Констансия (Miguel Constancia), исследователь, добавляет: «Система дистанционного управления ребенка регулируется генами, которые могут включаться или выключаться в зависимости от того, являются ли они «папиными» или «мамиными» генами, так называемыми импринтированными генами. Гены, контролируемые отцом, «жадны» и «эгоистичны» и склонны манипулировать материнскими ресурсами на благо плодов, чтобы вырастить их большими и сильными. Хотя беременность в значительной степени является совместной, существует большая арена потенциального конфликта между матерью и ребенком, при этом ключевую роль играют импринтированные гены и плацента».

Гены ребенка, полученные от отца, как правило, способствуют росту плода, а гены, контролируемые матерью, как правило, ограничивают его рост.

Профессор Сферруцци-Перри объяснил: «Те гены матери, которые ограничивают рост плода, считаются способом матери обеспечить ее выживание, поэтому у нее нет ребенка, который получает все питательные вещества и является слишком большим и трудным для рождения. У матери также есть шанс иметь последующие беременности потенциально с другими мужчинами в будущем, чтобы передать свои гены более широко».

Исследователи удалили экспрессию важного импринтированного гена под названием Igf2, который содержит инструкции по созданию белка под названием «инсулиноподобный фактор роста 2».

Подобно гормону инсулину, который отвечает за выработку и контроль уровня глюкозы в крови, этот ген способствует росту плода и играет ключевую роль в развитии тканей плода, включая плаценту, печень и мозг.

Доктор Хорхе Лопес-Телло (Jorge Lopez-Tello), автор исследования на кафедре Университета физиологии, развития и неврологии (University’s Department of Physiology, Development and Neuroscience), комментирует: «Если функция Igf2 от отца отключена в сигнальных клетках, мать не вырабатывает достаточное количество глюкозы и липидов – жиров – имеющихся в ее кровообращении. Поэтому эти питательные вещества достигают плода в недостаточном количестве, и плод не растет должным образом».

Ученые обнаружили, что удаление Igf2 из сигнальных клеток плаценты влияет на выработку других гормонов, которые модулируют то, как поджелудочная железа матери вырабатывает инсулин, и как реагируют ее печень и другие метаболические органы.

«Мы обнаружили, что Igf2 контролирует гормоны, ответственные за снижение чувствительности к инсулину у матери во время беременности. Это означает, что ткани матери не поглощают глюкозу, поэтому питательные вещества более доступны в кровообращении для передачи плоду», — объясняет профессор Сферруцци-Перри.

Дети с дефектами гена Igf2 могут быть иметь большой рост и вес или наоборот отставать.

«До сих пор мы не знали, что часть роли гена Igf2 заключается в регулировании передачи сигналов матери для выделения питательных веществ плоду», — добавил профессор Сферруцци-Перри.

Исследуемые мыши были меньше при рождении, а их потомство в более позднем возрасте демонстрировало ранние признаки диабета и ожирения.

Практическая значимость работы

Профессор Сферруцци-Перри заключает: «Наше исследование подчеркивает, насколько важно контролируемое выделение питательных веществ плоду для здоровья потомства на протяжении всей жизни, а также непосредственная роль, которую играет плацента. Плацента — удивительный орган. В конце беременности плацента рождается матерью, но воспоминания о том, как функционировала плацента, оставляют неизгладимое наследие в том, как развивались эти органы плода и как они будут функционировать в течение всей жизни».

Следующий шаг — понять, как плацентарные гормоны контролируются Igf2 и что делают эти гормоны. Будущие исследования могут помочь ученым найти новые стратегии воздействия на плаценту для улучшения здоровья матерей и младенцев.

Авторы другого исследования утверждают, что мозг мужчины меняется после рождения ребенка