Команда обнаружила, что потеря гена, вырабатывающего белок TAF4b, вызывает дефицит количества клеток-предшественников на эмбриональной стадии репродуктивного развития самцов мышей. Отсутствие этих важных клеток-предшественников означает, что мыши изо всех сил пытаются создать надежную инфраструктуру стволовых клеток, чтобы поддерживать производство спермы в долгосрочной перспективе. Пораженные мыши сначала фертильны, но быстро истощают ограниченный запас спермы, который они могут произвести.
«Что удивительно в этих мышах, так это то, что они способны воспроизводить потомство», — сказал Ричард Фрейман, старший автор нового исследования, опубликованного в журнале Stem Cells. «Мыши обычно могут воспроизводить до двухлетнего возраста, но эти мыши могут воспроизводить только до четырехмесячного возраста».TAF4b — это белок, который влияет на то, как гены регулируются и транскрибируются, и его отсутствие оказывает глубокое влияние на репродуктивную систему.
В предыдущей работе исследовательская группа Фреймана показала, что самки мышей без TAF4b полностью бесплодны и что их яичники стареют преждевременно. Но в экспериментах с самцами, проведенными сотрудниками лаборатории Линдси Ловаско и Эриком Густафсоном, эффект оказался более незаметным.Генерация спермы следует из сложной цепочки событий, которая, как показывают исследования, начинается еще до того, как самец мыши даже родился. В своих экспериментах команда сравнила развитие мышей с геном TAF4b и без него.
У мышей с TAF4b клетки-предшественники сперматозоидов в мужском эмбрионе возникают и нормально размножаются, закладывая основу в семенниках для развития надежного пула сперматогониальных стволовых клеток. Именно эти стволовые клетки производят возобновляемый запас спермы.
Без TAF4b было меньше клеток-предшественников и, следовательно, меньше стволовых клеток. Сначала они все еще производят сперму, но не могут возобновить производство в долгосрочной перспективе.
В конечном итоге яички, которые развиваются нормально, становятся непродуктивными и атрофируются.Что еще не ясно из исследования, так это то, почему процесс затухает, а не просто продолжается, хотя и с очень низким уровнем продуктивности. Одна из возможностей заключается в том, что недостаточное количество сперматогониальных стволовых клеток заставляет организм вкладывать все свои скудные ресурсы в немедленное производство спермы, не оставляя ни одной из стволовых клеток в более гибком состоянии, которое могло бы постоянно возобновлять поставки.
Другая возможность состоит в том, что независимо от наличия, TAF4b просто необходим для наблюдения за процессом обновления, например, для поддержания некоторых стволовых клеток в их регенеративном состоянии.
Четыре турецких братаНе только у людей есть ген TAF4b, но и случайное исследование, проведенное в прошлом году в Journal of Medical Genetics, свидетельствует о том, что он также имеет значение для количества сперматозоидов.
Это исследование показало, что у четырех турецких братьев, несущих мутацию в гене TAF4b, было низкое количество сперматозоидов. Их мутация произошла в той же области гена, что и мутация, созданная командой Фреймана на мышах.«Человеческие последствия очень волнуют», — сказал он. «Возможно, эти мужчины, будучи подростками, могли производить функциональную сперму».Конечно, необходимы дополнительные исследования, сказал Фрейман, но если мутация TAF4b проявится у мужчин так же, как у мышей, он надеется, что обнаружение мутации у мальчиков-подростков может позволить врачам заморозить их сперму, чтобы, когда они станут старше и захотят чтобы иметь детей, они могли использовать эти резервы.
«Вот почему так важны фундаментальные знания», — сказал Фрейман. «Если мы поймем процесс, мы сможем сделать то, что раньше не могли».Исследование также предполагает важность развития даже на эмбриональной стадии для дальнейшей жизни.
«Процессы развития, происходящие в эмбриогенезе, действительно оказывают глубокое влияние на способность систем органов взрослых людей функционировать должным образом», — сказал Фрейман. «Это может быть примером, когда дефицит во время эмбриогенеза может препятствовать способности этих мышей воспроизводиться во взрослом состоянии».