Човешките яйцеклетки имат „режим на готовност“, който им позволява да оцелеят десетилетия


Човешките овоцити могат да останат жизнеспособни до 50 години – новооткритият метаболитен път е ключът към това дълголетие.

 

Човешките яйцеклетки са проектирани да оцеляват дълги години. Веднага след раждане една жена разполага с всички необходими яйцеклетки, достатъчни до края на живота ѝ. Говорим за приблизително 1 до 2 милиона незрели яйцеклетки на яйчниците, известни още като овоцити, които могат да запазят жизнеспособност и да бъдат успешно оплодени до 50 години, подсказвайки на учените, че тези клетки следват тайна стратегия, за да избегнат увреждания за такъв продължителен период от време. Екип от биолози в областта на репродуктивната медицина, от Барселона, Испания, откри, че ключова част от овоцитите могат да преминат в „режим на готовност“, запазвайки крайния резерв за по-дълго време.

Проучване, публикувано на 20 юли 2022 г. в списание Nature, разкрива, че митохондриите в овоцитите се включват в различен енергиен път, който заобикаля производството на свободни радикали – молекули, които могат да увредят ДНК, протеини и клетъчни структури. Откритието внася нова светлина върху дълголетието на тези клетки и би могло да помогне за напредъка на репродуктивната медицина.

„Женската фертилност намалява с възрастта и ако погледнем демографските проучвания, все повече и повече жени избират да родят първото си дете в средата на 30-те си години“, казва Елван Бьоке, старши автор на изследването и ръководител на групата в Програмата за клетъчна биология и развитие в Центърът за геномна регулация в Барселона. За съжаление около тази възраст „качеството на яйцеклетките намалява и това е в основата на по-голямата част от репродуктивните проблеми свързани с фертилността при жените“, отбелязва тя.


РЕКЛАМА:

***

Човешките овоцити са изключителни клетки, но за съжаление не могат да регенерират и всяко тяхно увреждане може да повлияе на здравето на бъдещето бебе. Според Бьоке. „Овоцитите се изучават много малко в  научната литература, защото изследването им е много, много трудна задача“. Предишни изследвания върху други видове показват, че нормалните овоцити имат бавен метаболизъм, което позволява дългосрочна стабилност. Какво означава това за дългосрочното оцеляване на клетките обаче, все още е загадка.

„Тези клетки живеят много дълго и вероятно в тях се случва нещо различно в сравнение с други видове клетки“, казва Бьоке. „Искахме да знаем какви са стратегиите на овоцитите за поддържане на млада цитоплазма и клетъчна структура в продължение на много години.“

Екипът на Бьоке изследва активността на митохондриите в овоцитите, по-специално търсейки следи от вредни реактивни кислородни видове (ROS) или свободни радикали. В определени видове клетки тези молекули могат да помогнат за осъществяването на необходимите процеси. Но ако нивата им са твърде високи, те могат да причинят много щети и дори рак в някои случаи. „Наистина не искате да имате много от тези вещества“, казва Бьоке.

Митохондриалните проблеми са една от основните причини за натрупването на реактивен кислород в тялото. Като електроцентрали на клетките, митохондриите имат поредица от протеинови комплекси (електрон – транспортни вериги: ЕТВ), покриващи вътрешната им мембрана. Тези ЕТВ пренасят електрони и положително заредени водородни йони, за да генерират енергия под формата на АТФ. Но електроните могат да се отделят, „да избягат“ от електрон – транспортната верига и да продължат да се свързват с кислорода, образувайки свободни радикали.

„Всички клетки, има някои реактивни кислородни видове (ROS)“, казва Бьоке. За да анализира нивата на ROS, екипът използвал специални митохондриални оцветители върху живи ранни овоцити от хора, както и вида жаба Xenopus laevis, Обикновена ноктеста жаба, които имат изключително големи овоцити. В резултат на приложената техника екипът не открил търсените ROS. „Другите клетки са като ярки светлини под микроскоп, а овцитите са катранено черни.“

Екипът продължил да изследва как процесът на генериране на свободни радикали е различен в овоцитите, в сранение с другите клетки в тялото. Те открили, че ключовата модификация е отсъствието на първия протеинов комплекс, често наричан главен „пазач“ на електроните. Комплекс I е основният източник на „изтичане“ на електрони от ЕТВ в митохондриите.

По същество „митохондриите на овоцитите са като че ли в режим на готовност“, споделя Бьоке. „Те все още произвеждат енергия, но не са много активни.“ Екипът успява да покаже, че клетъчните части пренасочват производството на енергия към втория протеинов комплекс, който макар и по-малко ефективен, произвежда достатъчно енергия, за да помогне на овоцитите да останат живи и да поддържат основните си функции. Въпреки това, след като незрелите яйцеклетки започнат да растат по време на овулацията, първият протеинов комплекс се сглобява и се задейства отново за производство на енергия, пишат авторите в статията.

„Сега, когато знаем, че комплекс I не е от съществено значение, което означава, че други протеинови комплекси всъщност се запълват с електрони от негово име, това означава, че метаболитното окабеляване на овоцита е по – различно от много други клетки“, казва Бьоке. В обзорна статия на изследването, публикувана в същия брой на Nature, биомедицински изследователи от университета Монаш в Мелбърн, Австралия, отбелязват, че би било интересно, ако този променен метаболитен път може да бъде универсална характеристика на ранните етапи на овоцитите в други дълголетни организми.

„Това откритие има значение за разбирането как дълголетните клетки поддържат жизнеспособност в продължение на десетилетия“, пишат авторите, които не са участвали в изследването. „Специфично за яйцата, откритието допринася за нашето разбиране за това как забележителният първичен овоцит осигурява безопасно убежище както за ядрената, така и за митохондриалната ДНК между поколенията.“

Но за Бьоке странностите на митохондриите и ниските нива на свободни радикали вероятно не са единствените фактори, които играят роля в дълголетието на овоцитите. Нейният екип разглежда други потенциални възможности и стратегии и планира допълнително да проучи специфичните енергийни източници, които яйцеклетките използват, за да оцелеят в яйчника. Допълнителни отговори биха могли да предоставят по-пълна картина на връзките между диетата, храненето, плодовитостта и издръжливостта на човешките яйцеклетки.

Бьоке се надява, че новите открития могат да помогнат и при бъдеща оценка на плодовитостта. Тя би искала да види дали промяната в метаболитната активност на митохондриите има някакво въздействие върху хората, които са безплодни. „Удължаването на репродуктивния живот дори с пет години ще означава, че възрастта, в която жените могат да забременеят, ще премине от 35 на 40 години“, казва тя. „Това всъщност ще бъде голямо откритие, което ще остави трайни следи.“

 

Превод: Емел Манушева

Източник: https://www.popsci.com/health/human-egg-cells-stability/


Европейска нощ на учените 2022 г.: