Разгадана тайна развития яйцеклеток у приматов

Вопрос о том, как формируется и развивается запас яйцеклеток у женщин, оставался одним из самых загадочных в репродуктивной биологии десятилетиями. Однако новые исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, приблизили ученых к разгадке этого тайного механизма. Используя модель приматов — обезьян, — исследователи смогли проследить путь возникновения и развития яичников с ранних стадий внутриутробного формирования до шести месяцев после рождения. Эта карта развития открывает новые горизонты для понимания причин бесплодия, появления гинекологических заболеваний и возможности разработки новых методов лечения.

Как формируется яичник и что такое овариальный резерв

Яичники — это основные репродуктивные органы женщины, их роль — производство яйцеклеток и секреция половых гормонов: эстрогена, прогестерона и тестостерона. Первичные зачатки яичников начинают формироваться примерно через шесть недель после оплодотворения эмбриона. В это время в них начинают развиваться первичные ганглии — так называемые гонады, из которых впоследствии появляются яйцеклетки. Внутри яичников формируются особые структуры — гнезда примордиальных фолликулов, которые и составляют так называемый овариальный резерв.

Эти примордиальные фолликулы начинаются формироваться примерно на 20-й неделе внутриутробного развития и располагаются по краям внутренней поверхности яичника. Они состоят из молодой яйцеклетки, окаймленной поддерживающими клетками — предгранулезными клетками. Именно эти структуры обеспечивают запас яйцеклеток, который есть у женщины на протяжении всей ее жизни, — от рождения до менопаузы. Поэтому изучение механизма их образования и развития крайне важно для понимания репродуктивного здоровья.

Значение овариального резерва и его связь с заболеваниями

Недостаточный или избыточный овариальный резерв может привести к ряду проблем: от преждевременного истощения запасов яйцеклеток до поликистозных яичников (PCOS) и других дисфункций. Хотя точные причины этих заболеваний до конца не изучены, считается, что нарушения в развитии или функционировании первичных фолликулов играют ключевую роль. В частности, при PCOS нарушается нормальный цикл созревания фолликулов, что ведет к гормональному дисбалансу и бесплодию.

Тем не менее, до недавнего времени мало было данных о механизмах формирования овариального запаса, и большинство исследований касались постнатальных стадий. В лабораториях существовали модели для изучения созревания яйцеклеток, но механизмы закладки запаса в эмбриональный период оставались неясными.

Новые открытия: как развивается запас яйцеклеток у приматов

Исследовательская команда под руководством Амандер Кларк (UCLA) взялась за изучение этого вопроса, использовав в качестве модели для исследований млекопитающих — обезьян. Такой подход обусловлен высокой физиологической схожестью между приматами и человеком, что позволяет переносить полученные результаты на человеческую репродуктивную систему.

Ученые взяли образцы яичников у самок разных возрастных групп: эмбрионов в различные сроки внутриутробного развития и младенцев до шести месяцев. Объекты исследования включали этапы: 34, 41, 50-52, 100 и 130 день после оплодотворения. Анализировали позицию, морфологию и молекулярный профиль клеток яичника, чтобы проследить, как формируются и развиваются первичные фолликулы.

Результаты показали, что предгранулезные клетки возникают в два этапа. Первая волна формируется уже примерно на 34-й день, однако только вторая волна, начинаясь примерно на 41-й день и продолжающаяся до 52-го, содействует образованию тех клеток, которые затем превращаются в primordial follicles. В этот период клетки активно взаимодействуют, а на молекулярном уровне ученые выявили два гена, активность которых предшествует формированию фолликулов. Их роль и значение требуют дальнейшего изучения, чтобы понять первопричины возможных нарушений в развитии.

Неожиданные открытия и их значение

Перед рождением яичник проходит через «репетиционные» циклы фолликулогенеза — удивительно, но некоторые фолликулы начинают созревать уже внутри плода, и некоторые из них могут функционировать и после рождения.

Особенно поразительным оказалось, что, сразу после формирования запаса яйцеклеток, внутри яичника происходит процесс, похожий на тренировочные или репетиционные циклы. В ходе этих «репетиций» часть фолликулов в центре яичника созревает и способна производить гормоны. Это открытие, по мнению исследователей, может пролить свет на причины возникновения синдрома поликистозных яичников — состояние, при котором некоторые фолликулы активируются и развиваются не так, как нужно, что приводит к гормональному дисбалансу и бесплодию.

Также ученые отметили, что эти процессы очень динамичны, и изменение клеточного состава внутри яичника происходит за считанные дни. Это подчеркивает необходимость проведения дополнительных исследований с более частыми временными интервалами, чтобы понять, как формируется запас яйцеклеток и почему у некоторых женщин происходит его раннее истощение.

Будущее репродуктивной медицины

Полученные результаты открывают новые горизонты в области репродуктологии. Возможность точнее моделировать и регулировать процесс формирования овариального резерва — важный шаг к разработке методов сохранения фертильности, профилактики раннего истощения запасов яйцеклеток и лечения таких заболеваний, как PCOS.

Понимание молекулярных и клеточных механизмов формирования первичных фолликулов станет фундаментом для создания искусственных яичников в лабораторных условиях, что может дать шанс женщинам с тяжелыми нарушениями репродуктивной функции добиться беременности без использования донорских яйцеклеток или суррогатного материнства.

Интервью с учеными и перспективы исследований

Эксперты подчеркивают, что для более полного понимания процессов необходимо расширение временных рамок экспериментов и использование методов высокоточного секвенирования и молекулярной картировки. Одним из ключевых направлений станет изучение генов, регулирующих развитие фолликулов, и их взаимодействие с окружающими клетками. Также важно понять, почему у некоторых женщин возникают проблемы именно на молекулярном уровне — это откроет возможность разработки целевых терапевтических методов.

Исследования, подобные новым, делают огромный вклад в понимание природы женского репродуктивного здоровья, и каждая новая находка приближает к созданию уникальных методов профилактики и лечения заболеваний, связанных с функцией яичников.

Объединяя данные о развитии яичников у приматов и человека, ученые надеются в будущем изменить подходы к сохранению фертильности и борьбе с бесплодием, открывая новые возможности для жизни миллионов женщин.