Защо женските полови клетки живеят толкова дълго?

Женските бозайници се раждат с всички овоцити (или яйцеклетки), които някога ще имат, но как тези клетки остават живи и активни толкова дълго беше загадка за науката. Две скорошни проучвания разкриха, че отговорът може би се крие в устройството на техните протеини.

Преди да разгледаме какво кара яйцеклетките да устоят на времето, нека първо си припомним какъв е техният жизнен цикъл.  

Цикъл на раждане, живот и смърт на женските полови клетки

За да се гарантира оцеляването на вида, половите клетки, заедно с невроните, са едни от първите, които се образуват в човешкия организъм.

Вътреутробно развитие

Първичните стволови зародишни клетки, които са предшествениците на ооцитите, се развиват много рано в ембрионалния период – около третата седмица след зачеването.

Тези клетки мигрират към развиващите се гонади (бъдещи яйчници) до шестата гестационна седмица.

Следва етап на бурно делене и образуване на милиони първични овоцити, като пикът е в средата на бременността. Някои от тези овоцити „застиват“, изчаквайки бъдеща овулация, а други претърпяват естествен процес на дегенерация, наречен атрезия. Това се случва още преди раждането и продължава през целия живот на жената.

Раждане

Женските бебета се раждат с определен брой първични овоцити, задържани в профаза I на мейозата. Точният брой варира за всеки индивид (между 1 и 2 милиона), но е значително по-малко от първоначалния брой по време на вътреутробното развитие.

Постнатален живот

След раждането не се произвеждат нови овоцити, а съществуващите постепенно се изчерпват чрез атрезия и овулация. Скорошни изследвания повдигнаха въпроса относно потенциала за известно обновяване на овоцитите през репродуктивния живот на жената. Въпреки това, остава преобладаващото мнение, че яйчниковият резерв, заложен при раждането, е основният източник на овоцити.

От пубертет до менопауза

В началото на пубертета хормоналните промени стимулират съзряването и освобождаването на една или повече яйцеклетки от яйчника по време на овулация. Освободената зряла яйцеклетка има период от 12 до 24 часа, в който може да бъде оплодена от сперматозоид. Ако това не се случи, неоплодената яйцеклетката се разпада в лигавицата на матката и се изхвърля от тялото с настъпилата менструация.

Освобождаването на зрели яйцеклетки се случва до изчерпване на запасите от овоцити, което води до менопауза при хората и подобно репродуктивно стареене при другите бозайници.

Каква е скритата сила на дълголетието при яйцеклетките?

След като проследихме жизнения цикъл на яйцеклетките, да се върнем на двете проучвания, целящи да разберат какво кара женските полови клетки да са толкова устойчиви на времето.

Двете изследвания използват проследими изотопи в развиващите се фетуси на мишки, за да измерят продължителността на живота на протеините в техните яйчници. Данните показват, че протеините в яйчниците на мишките са много по-устойчиви, с периоди на полуразпад – доста над тези, докладвани в други видове клетки и органи, включително черния дроб, сърце, хрущял, мускули и мозък.

Учените установяват, че освен по-голямата устойчивост при разграждането, някои от протеините остават в яйчниците на мишките през целия им живот. Около 10% от овоцитните протеини, произведени през вътреутробния живот на гризачите, се откриват непокътнати и при вече възрастните животни.

Някои от тези устойчиви протеини присъстват в митохондриите, където се генерира енергията на клетката. Тъй като митохондриите се наследяват като част от яйцеклетката, от която бозайникът се развива, това може да гарантира, че тези критични органели могат да останат функционални, докато се предават от майката на нейното потомство.

В крайна сметка обаче изследователите обобщават, че дори овоцитните протеини „умират“. Това може да е свързано с естествения спад в репродуктивните способности с напредъка на възрастта.

Учените също така отбелязват, че макар данните да са категорични за проучените мишки, те не могат да се отнесат генерално за хората. Въпреки това изключителната устойчивост и дълготрайност на овоцитните протеини предполага критичната им роля за поддържане на репродуктивното здраве и следва да бъде допълнително проучена и за хората, смятат изследователите.

Използвани източници:

Nield, D. Ovarian Egg Cells Live an Unusually Long Time, And We Finally Know Why, Science Alert, 2024

Harasimov, K., Gorry, R.L., Welp, L.M. et al. The maintenance of oocytes in the mammalian ovary involves extreme protein longevity. Nat Cell Biol 26, 1124–1138 (2024). https://doi.org/10.1038/s41556-024-01442-7