Плацентарный Igf2 управляет метаболизмом матери у мышей

Взаимоотношения между матерью и плодом представляют собой шаткий баланс между направлением ресурсов на развитие потомства и поддержанием жизнеспособности матери. При этом механизмы, регулирующие обмен питательными веществами между матерью и плодом до сих пор не до конца понятны. Ученые из Соединенного Королевства и Сингапура показали, что экспрессия Igf2 в плаценте модифицирует метаболизм матери, обеспечивая нормальное поступление глюкозы к плоду.

Инсулиноподобный фактор роста 2 (Igf2) подвержен так называемому геномному импринтингу — у потомков экспрессируется только копия гена, полученная от отца, в то время как материнская копия блокируется эпигенетически. Авторы использовали Cre-систему, в которой экспрессия Cre-рекомбиназы провоцируется геном Tpbpa, — этот ген экспрессируется исключительно в эндокринных клетках плаценты. При помощи этой системы были получены самки, вынашивающие потомство с делецией отцовского аллеля Igf2 в плаценте, обозначенные как UE выводки. В качестве контрольной группы были использованы животные с делецией материнского аллеля Igf2, которая не влияет на уровень гормона.

Потеря экспрессии Igf2 в плаценте значительно замедлила рост зародышей — их средний вес снизился на 9%. При этом морфология плаценты, включая вес, объем и клеточный состав, не изменялась. Содержание глюкозы в крови UE зародышей было на 33% меньше, чем у контрольной группы. Объем проходящей через плаценту глюкозы снизился на 24%. Полученные данные указывают на то, что экспрессия Igf2 в плаценте регулирует рост зародыша, управляя получением глюкозы.

Одно из условий получения зародышем достаточного количества глюкозы — развитие у матери инсулинрезистентности на время беременности. У самок, носящих UE-выводки, этого состояние не развивалось, также как и сопровождающие его изменения в морфологии поджелудочной железы — несмотря на увеличение веса поджелудочной, не возрастала масса бета клеток. Также у самок не наблюдалось изменения уровня Igf2 в плазме крови в сравнении с контролем. Однако изменялись концентрации ряда белков. В частности, уровень пролактина и каллистатина был понижен у UE самок в сравнении с контрольной группой. Пролактин участвует в регуляции метаболизма, в то время как повышение уровня каллистатина было описано при диабете. При этом концентрации ряда белков у UE самок занимали промежуточное состояние между контрольной группой и небеременными животными.

Авторы также проанализировали содержание белков в культурах клеток плаценты UE и контрольных животных. Уровень экспрессии ряда белков изменился, что позволяет предположить влияние плаценты на концентрацию белков в плазме матери. Авторы идентифицировали 125 белков, экспрессируемых только в плаценте UE мышей и 165, экспрессируемых только у контрольной группы. Более половины из них были связаны с регуляцией метаболизма, в том числе инсулинрезистентности.

Наконец, исследователи оценили влияние плацентарной экспрессии Igf2 на здоровье потомства. Все UE-мышата оказались инсулинрезистентными. У них также была сильнее выражена склонность к ожирению, чем у контрольной группы. У мышат-самцов, кроме того, наблюдался повышенный уровень холестерина и ряд других изменений, указывающих на бо́льшую склонность к метаболическим нарушениям.

Таким образом, экспрессия генов зародыша влияет на метаболизм матери, регулируя поступление питательных веществ. «Это первое прямое доказательство того, что ген, унаследованный от отца, подает сигналы матери, чтобы получить больше питательных веществ для плода», — подчеркивает один из ведущих авторов статьи профессор Аманда Сферруцци-Перри, член колледжа Святого Иоанна в Кембридже.

Высокожировая диета беременной мыши изменяет поведение потомства в зависимости от пола