‘การต่อสู้ของเพศ’ เริ่มต้นในครรภ์เมื่อยีนของพ่อและแม่แย่งชิงโภชนาการ

นักวิทยาศาสตร์เคมบริดจ์ได้ระบุสัญญาณสำคัญที่ทารกในครรภ์ใช้ในการควบคุมการจัดหาสารอาหารจากรก ซึ่งเผยให้เห็นการชักเย่อระหว่างยีนที่สืบทอดมาจากพ่อและจากแม่ การศึกษาในหนูทดลองสามารถช่วยอธิบายได้ว่าทำไมทารกบางคนถึงเติบโตได้ไม่ดีในครรภ์

เมื่อทารกในครรภ์โตขึ้น จำเป็นต้องสื่อสารความต้องการอาหารที่เพิ่มขึ้นให้กับมารดา ได้รับการบำรุงผ่านทางหลอดเลือดในรก ซึ่งเป็นอวัยวะเฉพาะที่ประกอบด้วยเซลล์จากทั้งทารกและแม่

ทารกระหว่าง 10% ถึง 15% เจริญเติบโตได้ไม่ดีในครรภ์ ซึ่งมักแสดงให้เห็นการเติบโตของหลอดเลือดในรกที่ลดลง ในมนุษย์ หลอดเลือดเหล่านี้จะขยายตัวอย่างรวดเร็วระหว่างการตั้งครรภ์ช่วงกลางและช่วงปลาย โดยมีความยาวรวมประมาณ 320 กิโลเมตรในระยะเวลาหนึ่ง

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวันนี้ในDevelopmental Cellทีมที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้ใช้หนูที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อแสดงให้เห็นว่าทารกในครรภ์สร้างสัญญาณเพื่อกระตุ้นการเติบโตของหลอดเลือดภายในรกได้อย่างไร สัญญาณนี้ยังทำให้เกิดการปรับเปลี่ยนเซลล์อื่นๆ ของรกเพื่อให้สารอาหารจากแม่ไหลผ่านไปยังทารกในครรภ์ได้มากขึ้น

ดร. Ionel Sandovici ผู้เขียนคนแรกของหนังสือพิมพ์ฉบับนี้ กล่าวว่า “ในขณะที่มันเติบโตในครรภ์ ทารกในครรภ์ต้องการอาหารจากแม่ของมัน และหลอดเลือดที่แข็งแรงในรกก็เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อช่วยให้ได้รับสารอาหารในปริมาณที่เหมาะสม

“เราได้ระบุวิธีหนึ่งที่ทารกในครรภ์ใช้ในการสื่อสารกับรกเพื่อให้หลอดเลือดเหล่านี้ขยายตัวได้อย่างถูกต้อง เมื่อการสื่อสารนี้พังทลาย หลอดเลือดจะไม่พัฒนาอย่างเหมาะสม และทารกก็จะพยายามดิ้นรนเพื่อให้ได้อาหารที่จำเป็นทั้งหมด”

ทีมวิจัยพบว่าทารกในครรภ์ส่งสัญญาณที่เรียกว่า IGF2 ที่ไปถึงรกผ่านทางสายสะดือ ในมนุษย์ ระดับของ IGF2 ในสายสะดือจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นระหว่างอายุครรภ์ 29 สัปดาห์และระยะ: IGF2 ที่มากเกินไปจะสัมพันธ์กับการเติบโตที่มากเกินไป ในขณะที่ IGF2 ที่ไม่เพียงพอจะสัมพันธ์กับการเติบโตที่น้อยเกินไป ทารกที่มีขนาดใหญ่เกินไปหรือเล็กเกินไปมีแนวโน้มที่จะทนทุกข์ทรมานหรือเสียชีวิตตั้งแต่แรกเกิด และมีความเสี่ยงสูงที่จะเป็นโรคเบาหวานและปัญหาหัวใจเมื่อโตเป็นผู้ใหญ่

Dr Sandovici กล่าวเสริม: “เราทราบมาระยะหนึ่งแล้วว่า IGF2 ส่งเสริมการเจริญเติบโตของอวัยวะที่ผลิตขึ้น ในการศึกษานี้ เราได้แสดงให้เห็นว่า IGF2 ยังทำหน้าที่เหมือนฮอร์โมนแบบคลาสสิก ซึ่งผลิตโดยทารกในครรภ์ เข้าสู่กระแสเลือดของทารกในครรภ์ ผ่านสายสะดือ และรก ซึ่งทำหน้าที่”

สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือสิ่งที่พวกเขาค้นพบเกี่ยวกับการแย่งชิงกันที่เกิดขึ้นในครรภ์

ในหนูทดลอง การตอบสนองต่อ IGF2 ในหลอดเลือดของรกนั้นอาศัยโปรตีนอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า IGF2R ยีนสองตัวที่ผลิต IGF2 และ IGF2R นั้น ‘ตราตรึง’ ซึ่งเป็นกระบวนการที่สวิตช์ระดับโมเลกุลบนยีนระบุต้นกำเนิดของพวกมัน และสามารถเปิดหรือปิดยีนได้ ในกรณีนี้ เฉพาะสำเนาของ ยีน igf2 ที่ สืบทอดมาจากพ่อเท่านั้นที่เปิดใช้งาน ในขณะที่สำเนาของigf2r ที่สืบทอดมาจากแม่เท่านั้นที่เปิดใช้งาน

ดร. Miguel Constância หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า “ทฤษฎีหนึ่งเกี่ยวกับยีนที่ตราตรึงใจคือยีนที่แสดงออกถึงพ่อนั้นโลภและเห็นแก่ตัว พวกเขาต้องการดึงทรัพยากรมากที่สุดจากแม่ แต่ยีนที่แสดงออกทางมารดาทำหน้าที่เป็นมาตรการตอบโต้เพื่อสร้างสมดุลให้กับความต้องการเหล่านี้”

“ในการศึกษาของเรา ยีนของพ่อผลักดันความต้องการของทารกในครรภ์สำหรับหลอดเลือดที่ใหญ่ขึ้นและสารอาหารที่มากขึ้น ในขณะที่ยีนของแม่ในรกจะพยายามควบคุมปริมาณสารอาหารที่เธอให้ มีการชักเย่อ การต่อสู้ของเพศในระดับจีโนม”

ทีมวิจัยกล่าวว่าการค้นพบครั้งนี้จะช่วยให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าทารกในครรภ์ รกและแม่สื่อสารกันระหว่างตั้งครรภ์อย่างไร ในทางกลับกัน อาจนำไปสู่วิธีการวัดระดับ IGF2 ในทารกในครรภ์ และหาวิธีการใช้ยาเพื่อทำให้ระดับเหล่านี้เป็นปกติ หรือส่งเสริมการพัฒนาของหลอดเลือดในครรภ์ตามปกติ

นักวิจัยใช้หนูทดลอง เนื่องจากสามารถดัดแปลงยีนของพวกมันเพื่อเลียนแบบสภาวะพัฒนาการต่างๆ ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถศึกษารายละเอียดกลไกต่างๆ ที่เกิดขึ้นได้อย่างละเอียด สรีรวิทยาและชีววิทยาของหนูมีความคล้ายคลึงกันหลายประการกับมนุษย์ ทำให้นักวิจัยสามารถจำลองการตั้งครรภ์ของมนุษย์ได้ เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้น

คณะผู้วิจัยตั้งอยู่ที่ภาควิชาสูติศาสตร์และนรีเวชวิทยา หน่วย Medical Research Council Metabolic Diseases Unit ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสถาบัน Wellcome-MRC Institute of Metabolic Science และศูนย์วิจัย Trophoblast ทั้งหมดที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์

การวิจัยได้รับทุนสนับสนุนจากสภาวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพและวิทยาศาสตร์ชีวภาพ สภาวิจัยทางการแพทย์ Wellcome Trust และศูนย์วิจัย Trophoblast

อ้างอิง
Sandovici ฉันและคณะ แกน Igf2-Igf2r ที่พิมพ์ออกมานั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจับคู่การขยายตัวของหลอดเลือดขนาดเล็กของรกกับการเจริญเติบโตของทารกในครรภ์ เซลล์พัฒนาการ; 10 ม.ค. 2565: ดอย: 10.1016/j.devcel.2021.12.005

หน้าแรก