Найден генетический ключ самообновления репродуктивных клеток

Запас спермы постоянно пополняется в организме взрослого мужчины. Понимание механизма работы стволовых клеток, ответственных за это пополнение, как ожидается, прольет свет на вопрос, почему мужская фертильность уменьшается с возрастом, и, вероятно, приведет к появлению новых методов лечения бесплодия.

«Так называемые Myc-гены играют важную роль в способности стволовых клеток самообновляться», – объясняет Такаси Синохара из Киотского университета, который занимается именно сперматогониальными стволовыми клетками, отвечающими за выработку спермы. Синохара добавляет, что сперматогониальные стволовые клетки являются уникальными, поскольку они являются «единственными стволовыми клетками, которые передают генетическую информацию потомству».

В новом докладе, опубликованном в «Genes & Development», лаборатория Синохары демонстрирует, как Myc-гены регулирует самообновление мышиных сперматогониальных столовых клеток с помощью процесса управления гликолизом. Гликолиз является ключевой частью энергетического механизма клеток.

Ученые вводили два типа сперматогониальных столовых клеток в семенники мышам: одним – нормальные клетки, а другим – с подавленными Myc-генами. Два месяца спустя они обнаружили, что аномальных сперматогониальных столовых клеток было гораздо меньше, чем нормальных. Анализ генов показал, что способность к самообновлению была сопряжена, возможно, с серьезными последствиями для выработки спермы у этих мышей.

«Мы обнаружили изменения в экспрессии генов, которые замедляют клеточный цикл»,  – говорит Синохара.

Другими словами, подавленные сперматогониальные стволовые клетки могут самообновляться, но более медленно, чем обычно. Дальнейшие исследования показали, что этот замедленный темп самообновления сопровождался нарушением гликолиза, что предполагает, что клетки не продуцировали достаточное количество энергии.

«Разница в процессах гликолиза может объяснить естественные различия, которые демонстрируют в самообновлении сперматогониальные столовые клетки мышей, – уточняет Мито Канацу-Синохара, главный автор статьи. – DBA/2 и B6 – это два вида мышей, на которых доказано, что сперматогониальные стволовые клетки самообновляются с различной скоростью».

Дальнейшие эксперименты подтвердили, что гликолиз был более активен в клетках мышей DBA/2. Кроме того, выделение клеток у мышей В6 и обработка их некоторыми химическими веществами, которые ускоряют гликолиз, может увеличить скорость пролиферации до уровней, сопоставимых с DBA/2.

«Эти результаты могут серьезно повлиять на  исследования бесплодия в будущем, – говорит Синохара.  – Стимуляция метаболизма сперматогониальных стволовых клеток может улучшить их пролиферацию. Тем не менее, необходимо более тщательное изучение молекулярных взаимодействий».