一些哺乳动物如何暂停怀孕

一些哺乳动物如何推迟胚胎的发育以等待获得后代的更好条件?威斯康星大学医学院干细胞与再生医学研究所的一项最新研究探索了这种繁殖之谜,…

一些哺乳动物如何推迟胚胎的发育以等待获得后代的更好条件?威斯康星大学医学院干细胞与再生医学研究所的一项最新研究探索了这种繁殖之谜,这种病可能发生在130多种哺乳动物以及某些有袋动物中。

一些哺乳动物如何暂停怀孕

这项研究是由阿卜迪亚西斯·侯赛因(Abdiasis Hussein)领导的。阿卜迪亚西斯·侯赛因(Abdiasis Hussein)是西汉姆大学生物化学教授,西汉大学医学院干细胞与再生医学研究所副所长Hannele Ruohola-Baker实验室的研究生。这一发现已在Cell Press科学杂志Developmental Cell中报道。

这些结果不仅促进了对延迟胚胎植入的理解,而且还暗示了一些其他快速分裂的细胞(例如肿瘤细胞)如何变得静止。

在处于悬浮状态的怀孕(称为胚胎滞育)中,早期胚胎会阻止其植入母亲子宫中,从而可以滋养成婴儿。取而代之的是,胚胎像种子一样处于休眠状态,直到某些分子调节剂促使其发芽。

滞育或延迟植入是一种生物学策略,用于等待不利于维持新生儿的条件,例如食物不足,母体脂肪储存不足或没有断奶的年长兄弟姐妹。

熊,犰狳,海豹以及一些水獭,badge和其他像鼬鼠一样的动物在繁殖周期中经常会出现季节性滞育现象。

例如,许多类型的熊在春末或夏初繁殖。雌性然后疯狂地寻找食物。当雌性熊撤退到巢穴后,只有当雌性熊具有足够的脂肪和体重时,一个或多个胚胎才能在几个月后植入。任何幼崽都将在冬季末出生。

为了了解生物化学在胚胎发育过程中的保持和释放,侯赛因,鲁奥霍拉-贝克及其团队通过降低雌激素水平在雌性小鼠模型中诱发了滞育。然后,他们将滞育胚胎与植入前和植入后的胚胎进行了比较。他们还通过饿死小鼠胚胎干细胞来诱导滞育,并将其与活跃生长的小鼠胚胎干细胞进行比较。

在野外,一些动物胚胎会延迟植入,直到其母亲体内有足够的能量和营养来支撑它们。饥饿或其他压力以某种方式激起了胚胎的停止时间。这种反应是为了保护他们的生存。

研究人员对代谢和信号通路如何控制实验室培养皿中小鼠胚胎和小鼠胚胎干细胞的休眠和活跃状态进行了广泛的研究。

代谢涉及维持生命的化学活动,细胞进行这种活动以将物质转化为能量,制造材料并清除废物。通过分析这些反应的最终产物(称为代谢产物),科学家可以开始整理一下导致滞育的原因以及细胞如何从其离合器中释放出来。

科学家们还在比较细胞状态时研究了基因表达。他们试图确定是什么因素影响了DNA密码的解释方式,产生了哪些关键蛋白以及处于悬浮状态和活性状态的量。

胚胎干细胞研究人员Ruohola-Baker认为,在解释相同的DNA代码时,表观遗传学差异(而不是DNA本身的任何改变)可能是理解胚胎如何进入和退出滞育的关键。

进一步的研究指出了一组对胚胎细胞存活至关重要的蛋白质。与这些蛋白质有关的基因的活性以及某些氨基酸的水平在滞育期的胚胎中增加了。例如,通过使用CRISPR基因编辑技术,威斯康星大学比较医学助理教授侯赛因和朱莉马修(Julie Mathieu)抑制了谷氨酰胺的流动,谷氨酰胺是一种控制重要的代谢(能源利用)途径的氨基酸。

研究人员收集了其他数据,这些数据表明该因素和其他代谢因素影响了催化酶mTOR,后者调节许多细胞过程,包括细胞增殖,生长和蛋白质合成。mTOR还参与“传感”细胞营养和能量存储。

众所周知,mTOR是哺乳动物衰老和癌症中新陈代谢和生理的主要调节剂。它还管理胚胎生长和发育的各个方面。在这项研究中,抑制mTOR的情况导致了以滞育为特征的独特的代谢特征。研究人员还发现这种抑制作用是可逆的。

了解滞育的机理可以促进医学以及野生生物生物学方面的知识。威斯康星大学比较医学教授卡罗尔·韦尔(Carol Ware)说,滞育是某些物种生存的必不可少的手段,而在另一些物种的环境压力下则会发生。

对动物滞育机制的研究是了解这种细胞应答是否可以用于临床治疗(例如更好的体外受精程序以帮助人们生育)的重要步骤。

侯赛因认为,这一研究领域可能对未来的癌症研究也具有重要意义。弄清楚为什么以及何时使癌细胞进入静止状态,可能有助于解释它们渴望接受化学疗法并在以后恢复自身的能力。他说,也许最终可以设计出一种疗法来唤醒细胞,以与抗癌药物的时机相吻合。

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