W komórkach jajowych ssaków obecne są duże ilości tzw. kropel lipidowych magazynujących energię. Dotąd nie było wiadomo, po co one są. Teraz kierowany przez Polkę zespół naukowców pokazał w publikacji w PNAS, że krople te są niezbędne w diapauzie - okresie, kiedy zarodek czeka na czas dogodny do implantacji.
W komórkach jajowych ssaków znajduje się zaskakująco wiele tłuszczu - a dokładniej: kropel lipidowych gromadzących energię. Do czego one służą? Autorzy pracy, opublikowanej w "Nature" 30 lat temu wykazali, że nawet jeśli te krople tłuszczu usunie się z zarodków - to te nadal rozwijają się tak samo, jak z nimi. Taki komórkowy magazyn energii wydawał się więc przez bardzo długi czas ewolucyjną "ekstrawagancją", zbędnym balastem. Kwestia ta nie dawała jednak spokoju embriolog prof. Grażynie Ptak z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Podejrzewała ona, że ten komórkowy magazyn tłuszczu przydaje się tylko w szczególnych okolicznościach dotyczących rozwoju zarodka - a mianowicie podczas diapauzy. Diapauza embrionalna to czas oczekiwania zarodka przed implantacją w macicy na warunki dogodne do rozwoju. Wśród ssaków diapauza jest raczej rzadkością - to standard zaledwie wśród 1 proc. gatunków ssaków. A diapauzy nie brano pod uwagę w dotychczasowych badaniach dotyczących kropel lipidowych.
Pomysł okazał się trafiony. Hipotezę Polki potwierdziły badania jej zespołu, które ukazały się w prestiżowym czasopiśmie "PNAS".
Prof. Grażyna Ptak tłumaczy, jak wygląda diapauza u różnych gatunków zwierząt. Np. u sarny, jeśli zapłodnienie nastąpi około lipca, to zarodek w stanie diapauzy czeka do zimy - czasu, kiedy dzień zaczyna się wydłużać. Dopiero wtedy embrion dostaje sygnał od matki, że jest już czas na implantację w macicy i zaczyna się właściwa część ciąży. Dzięki temu młode rodzą się na wiosnę, a nie zimą, kiedy przeżycie nowonarodzonych saren byłoby zagrożone. U saren diapauza trwa więc 5 miesięcy.
W przypadku borsuka czy gronostaja embrion zaś może "czekać" na implantację dwukrotnie dłużej. Ale już na przykład u myszy diapauza jest znacznie krótsza i trwa najwyżej kilka dni. Ma ona miejsce np. wtedy, kiedy samica zostaje zapłodniona podczas laktacji, kiedy karmi jeszcze młode. A wtedy warunki do rozwoju zarodka jeszcze nie są idealne. Zarodek więc na kilka dni przechodzi w stan "oczekiwania" na sygnał od matki, że może się rozwijać.
Niektóre gatunki ssaków diapauzę mają wpisaną w cykl rozmnażania się. Są też takie, które korzystają z niej bardzo rzadko - tylko, gdy zajdzie konieczność. - To mechanizm ochronny, który ma chronić matkę i młode, aby zwiększyć przeżywalność - komentuje prof. Ptak.
Zespół z MCB UJ w swoich badaniach sprawdził, jak się ma liczebność kropli lipidowych w komórkach jajowych różnych ssaków do długości diapauzy. I rzeczywiście - więcej kropel lipidowych było w komórkach jajowych tych ssaków, które są zdolne do dłuższej diapauzy (borsuków, gronostajów, saren). A mniej - u tych gatunków, które zdolne są tylko do krótkiej diapauzy (myszy, świnek morskich, jeży).
Ponadto zespół w badaniach na myszach udowodnił, że kiedy usunie się krople lipidowe z komórki jajowej, a następnie wymusi diapauzę, to zarodek faktycznie nie będzie w stanie przeżyć. - Nikt tego wcześniej nie wykazał - informuje prof. Ptak.
- Pokazaliśmy rolę lipidów we wczesnym rozwoju zarodowym. A do tego wyjaśniliśmy, dlaczego zarodki różnych ssaków różnią się między sobą zawartością kropli lipidowych - podsumowuje badania prof. Ptak.
Pytana, czy i u człowieka może występować diapauza, embriolog z MCB UJ mówi, że to nie było badane, tym niemniej nie ma żadnych przesłanek, aby taką możliwość wykluczyć. Podejrzewa się nawet, że można do niej doprowadzić w sposób sztuczny.
W opinii prof. Ptak diapauza teoretycznie może mieć miejsce, kiedy matka używa kannabinoidów (zawartych choćby w marihuanie). Związki te bowiem blokują receptywność macicy i implantacja zarodka może się opóźnić (a jeśli czas oczekiwania na implantację trwa za długo - embrion może w ogóle zostać usunięty). To jednak nie zostało potwierdzone w badaniach.
- Takich badań na ludzkich zarodkach nie było - nie byłyby one możliwe do wykonania choćby ze względów etycznych - ale domyślamy się, że tak może być, ponieważ mechanizmy kierujące rozwojem zarodkowym u ssaków są silnie zakonserwowane. Nie ma powodu twierdzić iż jakiś szczególny gatunek, w tym wypadku człowiek, będzie różnił się od pozostałych - zaznacza prof. Ptak.
Badania realizowane były w ramach grantu z Narodowego Centrum Nauki.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl, Ludwika Tomala, fot. PNAS
