Донорские клетки костного мозга помогли мышам забеременеть
Американские медики выяснили, что в начале беременности стволовые клетки из костного мозга отправляются в матку и размножаются там, образуя участок плаценты. Пересадив костный мозг от здоровых мышей бесплодным мутантным животным, исследователи смогли восстановить работоспособность матки, а в некоторых случаях вернули мышам плодовитость. Работа опубликована в журнале PLoS Biology.
Красный костный мозг часто считают главным врагом эмбриона: там образуются иммунные клетки, а их с точки зрения плод — это чужеродное тело в организме матери и с ним нужно бороться. Именно поэтому некоторые стволовые клетки мигрируют из организма плода в красный костный мозг матери и подавляют там воспаление, чтобы иммунные клетки не развернули «боевые действия».
Решеф Таль (Reshef Tal) и его коллеги из Йельской медицинской школы обнаружили, что иногда красный костный мозг выступает как союзник эмбриона и становится источником клеток для плаценты.
Ученые воспользовались собственным методом: мышам вводили химиотерапевтический препарат вместе с веществом SCF (stem cell factor, сигнальная молекула для стволовых клеток). В результате стволовые клетки костного мозга погибали, а половые клетки оставались живы. Затем мышам пересаживали клетки красного костного мозга от флуоресцентного донора — животного, в геном которого был встроен ген зеленого флуоресцентного белка. Анализ костного мозга реципиентов показал, что донорские клетки активно заселяют освободившуюся нишу и животные становятся химерами.
Когда мыши-реципиенты забеременели, исследователи разглядели внутри их матки скопление зеленых светящихся клеток — в том самом месте, куда имплантировались эмбрионы. Ученые окрасили эти клетки на характерные поверхностные маркеры и обнаружили, что вместо клеток крови пришельцы из костного мозга превратились в клетки децидуальной ткани — материнской части плаценты.
Затем исследователи повторили свой эксперимент на мутантных мышах с дефектом гена Hoxa11. Это один из факторов транскрипции, который участвует в процессах размножения и развития. Мыши, лишенные обеих копий гена Hoxa11, не способны забеременеть вообще, а гетерозиготы приносят в 1,5-2 раза меньше потомства, чем обычные животные. Ученые предположили, что с помощью пересадки костного мозга можно спасти мышей от бесплодия.
В их эксперименте участвовали несколько групп: контрольная (здоровые мыши, которым пересаживали костный мозг от здоровых мышей), а также гомо- и гетерозиготы по мутации, которые получали клетки от здоровых мышей или мутантных гомозигот. Как и следовало ожидать, контрольная группа размножалась хорошо, а мутанты, которым пересадили костный мозг мутантов, не размножались вообще.
После пересадки здорового костного мозга мутанты, лишенные здоровых копий гена, все равно не могли забеременеть. Тем не менее, в их матке возникала децидуальная ткань: донорские клетки делились сами и благотворно влияли на соседей.
Гетерозиготы приносили в два раза меньше потомства, чем контроль, если получали костный мозг мутантов. Зато если гетерозиготам пересаживали здоровые стволовые клетки, они размножались так же хорошо, как и контрольная группа. Таким образом, пересадки костного мозга оказалось достаточно, чтобы вернуть им плодовитость.
В отличие от мыши, у человека децидуальная ткань возникает не в процессе имплантации эмбриона, а перед ней — в ходе каждого менструального цикла, после овуляции. Тем не менее, известно, что и у человека количество белка Hoxa11 часто снижается при разных патологических состояниях, включая эндометриоз и выкидыш. И не исключено, что донорские клетки костного мозга могут оказаться полезны женщинам для сохранения беременности.
Довольно часто костный мозг все-таки восстает против зародыша, и тогда развивается воспаление, угрожающее его жизни и здоровью женщины. Ученые выяснили, что такую ситуацию может спасти аспирин — распространенное противовоспалительное.
Полина Лосева
Но сработала только низкая доза
Ученые из США ввели макакам-резус белок Клото. Уровень сывороточного Клото вырос в пять раз после инъекции белка. В итоге обезьяны почти на 20 процентов лучше справились с задачей на память, и эффект не прошел даже после двух недель. Но если на мышах работали разные дозы белка, то макакам хватило 10 микрограмм на килограмм массы тела — большие дозы не улучшали память. Результаты опубликованы в Nature Aging. В конце 20 века ученые открыли белок Клото (Klotho), который назвали в честь древнегреческой богини, прядущей нить жизни. Выяснилось, что мыши с дефектным геном Klotho начинают стареть уже спустя 3–4 недели после рождения, а еще у них развивается остеопороз, атеросклероз и другие патологии, а к двум месяцам они умирают. Мыши, чрезмерно экспрессирующие Klotho, напротив, живут на 20–30 процентов дольше, а их память лучше. Еще сверхэкспрессия белка защищала мозг мышей от повреждений, связанных с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Люди с повышенными уровнями белка тоже живут дольше, их когнитивные способности лучше, а еще у них ниже риск развития деменции и болезни Альцгеймера. В организме синтезируется две формы белка Клото — трансмембранная и секретируемая. В крови еще циркулирует растворимая форма белка, которая получается, когда ферменты отрезают от трансмембранного белка кусок. Растворимая форма может действовать как гормон, влияя на сигналинг инсулина, фактора роста фибробластов (FGF), функцию Wnt и NMDAR. Растворимую форму Клото вводили мышам в виде инъекций, и это повышало синаптическую пластичность, улучшало познание и устойчивость нейронов к старению. Стейси Кастнер (Stacy A. Castner) из Йельской школы медицины и ее коллеги решили проверить, улучшится ли память у нечеловеческих приматов, макаков-резус (Macaca mulatta), если им подкожно ввести белок Клото. Макаки-резус, как и люди, страдают от возрастного когнитивного снижения, хотя и без значительной потери нейронов. Сначала белок Клото макак ученые ввели мышам — в дозировке 10 микрограмм белка на килограмм массы тела. В предыдущих исследованиях такая доза увеличивала синаптические и когнитивные функции мышей. Здесь спустя 4 часа у мышей улучшилась синтетическая пластичность и рабочая память, которую проверяли в У-образном лабиринте. Уровень белка Клото в сыворотке мышей после инъекции увеличился в шесть раз. Затем ученые попытались повысить уровень белка в сыворотке стареющих макак, которым было в среднем около 22 лет (что эквивалентно человеческим 65), до того же уровня. Для этого они вводили макакам разные дозы Клото: от 0,4 до 30 микрограмм на килограмм массы тела. Доза в 10 микрограмм на килограмм повысила уровень сывороточного белка в пять раз. Уровень Клото в человеческой пуповинной крови тоже примерно в пять раз выше, чем в крови взрослых, — поэтому на дозе в 10 микрограмм ученые и остановились. Обезьян учили запоминать расположение отсека с пищевым вознаграждением, и таким образом оценивали их рабочую память. Задачи с нормальной сложностью, в которых было от 4 до 7 отсеков, они выполняли успешно, но не всегда справлялись с повышенной сложностью, когда отсеков было уже от 6 до 9. Уже через четыре часа после однократной инъекции белка Клото макаки стали лучше решать задачу, особенно — ее сложный вариант. Процент правильных ответов в сложной задаче увеличился с 45 до почти 60 (P = 0,0077). Этот эффект сохранялся спустя две недели и не зависел от пола. А вот более высокие дозы — 20 и 30 микрограмм на килограмм массы тела — не привели к когнитивному улучшению у макак, но и хуже не сделали. В отличие от обезьян, на мышей в предыдущих исследованиях высокие дозы белка действовали положительно. Возможно, слишком высокие дозы нарушают метаболизм у нечеловеческих приматов. Авторы предположили, что когнитивного улучшения у людей также можно будет достичь с помощью небольших, физиологических доз гормона. Также ученым еще предстоит выяснить, как сигналы белка передаются в мозг, поскольку введенный в кровь Клото сам не пересекает гематоэнцефалический барьер. Не так давно ученым удалось улучшить рабочую память людей, посветив на мозг лазером — через кожу и череп. До стимуляции люди могли запомнить 3–4 фигуры на картинке, а после — 4–5.