Беременность вызывает масштабную адаптацию в женском организме, поскольку она питает и переносит растущий плод и поддерживающую его плаценту. Но химические и гормональные изменения, влияющие на материнские органы, до сих пор плохо изучены. Теперь команда из Китая предприняла шаг к восполнению этого пробела, изучив метаболическую активность в широком спектре органов беременных обезьян. Новое исследование было опубликовано в журнале Cell.
Некоторые органы, в том числе печень и сердце, как и ожидалось, оказались горячими точками активности. В других тканях, включая кожу, произошли удивительные метаболические изменения, сообщает группа. Авторы утверждают, что помимо лучшего понимания действующих молекулярных процессов, полученные результаты могут пролить свет на метаболические нарушения беременности, такие как преэклампсия и гестационный диабет, и привести к диагностике и лечению.
Изучение метаболома, или совокупности метаболитов, таких как аминокислоты, липиды, сахара и органические кислоты, которые опосредуют и регулируют биохимические процессы в организме, было сложной задачей. Были исследования крови и мочи во время беременности, но они не связывают метаболиты с конкретными органами. (Отбор проб требует извлечения органов, что невыполнимо с этической и практической точки зрения для человека.) А исследования на беременных грызунах неудовлетворительны из-за заметных отличий от беременности у приматов. Примечательно, что грызуны естественным образом не страдают метаболическими заболеваниями, такими как гестационный диабет, преэклампсия или гипертония, которые возникают у некоторых людей во время беременности.
Поэтому команда обратилась к яванским обезьянам, собрав почти 300 образцов 23 различных тканей от небеременных животных, а также животных на ранних, средних и поздних стадиях беременности, и оценила их метаболиты для получения более глубокого понимания.
«Метаболом определяет биологическую структуру и функцию органа», — объясняет Хунмей Ван, репродуктивный биолог Института зоологии (IOZ) Китайской академии наук и один из авторов нового исследования. Она и ее коллеги предположили, что динамика метаболитов вызывает вызванные беременностью изменения в различных органах.
Используя метод жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии, который идентифицирует и количественно оценивает метаболиты в образце, команда обнаружила 91 метаболит, который потенциально может помочь организму адаптироваться к беременности. Примечательно, что уровни некоторых метаболитов резко возросли, тогда как уровни других метаболитов резко снизились не только в известных основных метаболических органах — печени, поджелудочной железе и сердце, — но и в тканях, которые обычно не считаются сильно затронутыми беременностью, включая определенные мышцы и кожа. Концентрации большинства метаболитов в исследованных тканях также изменялись по мере течения беременности.
Результаты исследования могут иметь значение для таких заболеваний, как преэклампсия, которая вызывает высокое кровяное давление во время беременности и, если ее не лечить, может быть фатальной для плода и матери. В новом исследовании ученые обнаружили высокий уровень метаболита кортикостерона в плаценте беременных обезьян. Затем в лабораторных экспериментах с использованием стволовых клеток человека команда показала, что кортикостерон имеет решающее значение для регуляции функции плаценты.
Отдельно они также обнаружили, что у беременной женщины с преэклампсией уровень кортикостерона в крови был ниже, чем у беременных женщин без этого заболевания. Во многих случаях преэклампсия не выявляется до тех пор, пока она уже не повредила плаценту, говорит Шых-Чанг Нг, биолог стволовых клеток из IOZ и соавтор исследования. «Выявление дефицита кортикостерона у матери может быть полезно для клинического диагноза преэклампсии», — пишут он и его соавторы.
Авторы отмечают, что их статья является лишь отправной точкой. «Исследование дает много намеков на потенциально функциональные, адаптивные к беременности метаболиты. Мы определенно надеемся, что другие смогут проработать больше деталей», - сказали они.
