Биологические часы эмбрионов крыс управляются ритмами матери

Большинство жизненно важных процессов в живых организмах обусловлены биологическими часами, или циркадными ритмами. У млекопитающих функционирование биологических часов главным образом контролируется супрахиазматическими ядрами (СХЯ), расположенными в гипоталамусе. Интенсивность экспрессии генов в клетках СХЯ регулирует активность многих других генов в организме, влияя на широкий спектр биоритмов, включая питание и сон.

У крыс беременность длится 20–21 день. Нейрогенез СХЯ у эмбриона завершается на 15-й день гестации, однако их окончательное созревание и начало нормального функционирования происходят только на 10-й день после рождения. Предполагается, что ритмическая активность СХЯ у плода зависит от работы СХЯ матери, однако детально эта тема не прорабатывалась.

В новой работе команда из Академии наук Чехии проанализировала активность генов в СХЯ эмбрионов крыс при помощи транскриптомного и протеомного анализа. Животные содержались в полной темноте. Их разделили на две группы. Контрольная группа крыс имела неограниченный доступ к корму на протяжении всего дня. Экспериментальная группа имела доступ к пище только восемь часов в день — таким образом формировались искусственные биоритмы. На 7 день беременности крысам из группы эксперимента провели операцию, приводящую к нарушению функционирования СХЯ. Таким образом, только в контрольной группе эмбрионы получали прямые сигналы от материнских СХЯ. В группе эксперимента эмбрионам поступали лишь ритмические сигналы, связанные с кормлением матерей.

На 19-й день гестации крыс умерщвляли с интервалом в три часа и проводили транскриптомный и протеомный анализ СХЯ эмбрионов. Ритмичность экспрессии большей части исследуемых генов совпадала в обеих группах. С помощью специальных программ ученые выделили подмножества генов в зависимости от того, на какие сигналы они реагируют (сигналы от материнских СХЯ или сигналы, вызванные периферическим воздействием). Большее подмножество было представлено генами, реагирующими на материнские сигналы независимо от их происхождения. Это означает, что ритм кормления — один из самых мощных факторов, влияющих на развитие СХЯ плода.

Результаты исследования демонстрируют значимость материнских сигналов для формирования биологических часов у потомства и подчеркивают важность правильного функционирования системы биоритмов матери. По мнению авторов, работа также указывает на возможное вредоносное воздействие отсутствия ритмических сигналов матери у недоношенных детей.