Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • healthage-forum
  • vsh25
  • Vitacoin

Стресс и сперматозоиды

Хронический стресс повлиял на сперму через внеклеточные везикулы

Алиса Бахарева, N+1

Ученые обнаружили механизм эпигенетического влияния стресса на сперму и развитие зародыша. В ответ на хронический стресс во внеклеточных везикулах эпителиальных клеток придатка яичка изменялся состав микроРНК и белков, эти структуры в свою очередь влияли на микроРНК сперматозоидов, что наблюдали в сперме людей и мышей. Такое воздействие развивалось в течение продолжительного периода после стресса и влияло на развитие нервной системы и реакцию на стресс у потомства. Статья опубликована в журнале Nature Communications (Chan et al., Reproductive tract extracellular vesicles are sufficient to transmit intergenerational stress and program neurodevelopment).

Условия, в которых развивались половые клетки до зачатия, существенно влияют на развитие плода. Влияние неблагоприятных условий, в которых находится организм, будь то стресс, диета или наркотики, на сперму, обнаружили в ряде предыдущих исследований. Однако механизм этого взаимодействия оставался неизвестным.

Посредниками влияния стресса могут являться молекулы, которые обнаруживают в сперме, например, малые некодирующие РНК. Однако после сперматогенеза в половых клетках не происходит транскрипция, а их ДНК компактно свернута для защиты от повреждений. Значит, должны существовать внешние, соматические, механизмы, которые бы оказывали долговременное влияние на сперму и развитие зародыша.

После сперматогенеза половые клетки продолжают формироваться в канальцах придатка яичка, там они получают соматические сигналы от окружающих тканей. Как раз здесь, через эпителиальные клетки придатка, условия, в которых существует организм, могут влиять на созревание спермы.

Один из способов межклеточной коммуникации – внеклеточные везикулы. Это маленькие пузырьки, которые переносят белки, липиды или маленькие некодирующие РНК из одной клетки в другую. Внеклеточные везикулы являются посредниками между эпителиальными клетками головки придатка яичка и спермой, они передают сигналы, важные для созревания сперматозоидов. Так организм адаптирует состояние половых клеток и последующее развитие зародыша к меняющимся условиям среды.

sperm.jpg

Дженнифер Чан (Jennifer Chan) из Пенсильванского университета и ее коллеги исследовали краткосрочное и долгосрочное влияние стресса на сперму и потомков мышей. Самцов в течение месяца вводили в состояние хронического стресса, а через одну или 20 недель спаривали их с самками. Затем оценивали, как потомство этих животных справляется со стрессом. На тех же временных отрезках у мышей брали образцы спермы и определяли в них набор микроРНК.

Чтобы сравнить наблюдаемые закономерности у мышей с человеком, ученые исследовали образцы спермы 18 студентов Пенсильванского университета. Добровольцы сдавали анализ ежемесячно и одновременно проходили психологическое обследование, в ходе которого в том числе определяли уровень стресса. По результатам психологических тестов выделили четырех студентов, уровень стресса которых был высоким в начале исследования и значительно снизился за шесть месяцев, и четырех, чей уровень стресса оставался постоянным в течение эксперимента.

Поскольку эффект стресса, который наблюдали в эксперименте, действовал в течение долгого времени, авторы работы предположили, что в соматических клетках эпидермиса придатка яичка происходят перестройки хроматина. Чтобы проверить это, с помощью масс-спектрометрии исследовали посттрансляционные модификации гистонов (белков, которые отвечают за упаковку хроматина и регулируют другие ядерные процессы).

В гетерогенных тканях в живом организме невозможно выявить внеклеточные везикулы, которые выделяют именно эпителиальные клетки придатка яичка. Поэтому ученые воспроизвели стрессовое влияние на культуре этих клеток. Для этого в течение трех дней в среду добавляли кортикостерон, гормон, который выделяется при стрессе. На разных промежутках времени после этого брали образцы внеклеточных везкул и анализировали в них состав микроРНК и белков. Затем везикулы метили красителем и вводили мышам, которые до этого не участвовали в эксперименте, чтобы узнать мишени внеклеточных везикул придатка яичка в организме.

Исследователи также проверили, как воздействие внеклеточных везикул на сперму влияет на развитие зародыша. Для этого сперматозоиды выращивали на среде, в которую добавляли внеклеточные везикулы эпителиальных клеток придатка яичка. К половине везикул перед этим в течение трех дней добавляли кортикостерон, а за тем давали восемь дней на развитие ответа, вторая половина была контролем. Сперматозоиды вводили в ооциты самок, и эмбрионы имплантировали тем же мышам. В середине беременности животных умерщвляли и изучали ткани плода.

Мыши, которые были зачаты через неделю после продолжительного стресса, не отличались от контрольных. А если самцам давали развить ответ, их потомки реагировали на стресс повышенным уровнем кортикостерона. Через неделю после воздействия состав микроРНК в сперме и модификации гистонов эпителия придатка яичка не отличались от контроля, а через 12 недель различия стали значительными.

 

Удивительно, но даже на столь небольшой выборке (четыре человека в группе) обнаружили значительные различия в составе микроРНК в сперме добровольцев, которые восстанавливались после стресса, и тех, у кого уровень стресса был постоянным (p = 0,0112). В культуре клеток через восемь дней после добавления кортикостерона паттерн экспрессии микроРНК и набор белков внеклеточных везикул значительно изменились по сравнению с контролем. Везикулы придатка яичка накапливались в основном в печени и селезенке, но также и в половых путях. Таким образом, внеклеточные везикулы действительно могут опосредовать влияние стресса на созревание спермы.

В мозге зародышей, которые развивались из спермы со стрессовыми внеклеточными везикулами, изменилась экспрессия генов, связанных с синаптической передачей и транспортом медиаторов. Это влияет на развитие нервной системы и функционирование мозга взрослой особи. Кроме того, ученые обнаружили изменения в транскриптоме плаценты – активность генов, которые связаны с воспалительным и иммунным ответом, была выше. Потомство, которое получили результате искусственного оплодотворения, реагировало на стресс так же несбалансированно, как и особи в первом эксперименте.

Несколько лет назад исследователи из той же группы ввели стрессовые микроРНК в оплодотворенную яйцеклетку, и это повлияло на поведение и функционирование мозга особей, которые развились из этой зиготы. На потомство влияет не только стресс самцов, но и самок – стресс в разные периоды беременности может как ускорить, так и затормозить развитие детенышей.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru

Читать статьи по темам:

сперматозоиды стресс эпигенетика Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Мужчины передают реакцию на стресс по наследству

При стрессе у самцов мыши в сперматозоиды попадают особые микроРНК, которые при образовании зиготы блокируют работу отдельных материнских матричных РНК и таким образом влияют на формирование нервной системы плода.

читать

Стресс снижает качество спермы

Продолжительный стресс, испытываемый, например, во время вооруженного конфликта, отрицательно влияет на качество спермы.

читать

Контроль качества спермы

Простое и компактное устройство позволяет определить плодовитость по хемотаксису сперматозоидов. Разработку протестировали на сперме хряка.

читать

Перебор вариантов

Шотландские ученые разработали систему, которая в тысячи раз ускоряет скрининг потенциальных препаратов для оральной мужской контрацепции.

читать

Зачем нужны тестостерон и прогестерон?

Биолог Ольга Смирнова – о работе яичников, мужских гормонах и андрогензависимых заболеваниях.

читать

Защита от мутаций

Активность генов в сперматозоидах человека позволяет им восстанавливать ДНК, прежде чем передать ее следующему поколению.

читать