Формирование половых органов у мальчиков требует сложного танца между генами и гормонами

genitals
Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain

Наиболее распространенными врожденными расстройствами, особенно у мальчиков, являются различия в сексуальной анатомии новорожденного, которые не являются стандартными для женщин или мужчин. У мальчиков они включают неопущенные яички, неуместные уретры и неправильно развитые внутренние органы.

Некоторые из этих расстройств можно лечить хирургическим путем, а некоторые — гормональными добавками. Ученые обеспокоены тем, что заболеваемость этими расстройствами растет, особенно в развитых странах. Хотя причины неизвестны, исследователи подозревают, что могут быть вовлечены эндокринные разрушители от загрязнений окружающей среды.

«Трудно понять, как что-то идет не так, если ты не знаешь, как это происходит», — говорит Джоан Йоргенсен, профессор сравнительных биологических наук в Школе ветеринарной медицины Университета Висконсин-Мэдисон.

Итак, Йоргенсен, ведущий автор Анбараси Котандапани и другие решили понять, как формируются функциональные репродуктивные системы. В течение нескольких лет они изучали, как один ген, GLI3, координирует точное время развития мужских репродуктивных органов. Используя модель мыши, они обнаружили, что GLI3 способствует росту единственных клеток, способных продуцировать мужские гормоны у плода. Без достаточного количества этих клеток развитие идет не так, как надо.

Исследователи опубликовали свои выводы 4 июня в журнале PLOS Genetics. Их работы помогают нам понять, как гены и гормоны взаимодействуют для развития мужской репродуктивной системы, шаг к исследованию, почему нарушения в этих органах стали более распространенными и как мы могли бы их предотвратить.

Лаборатория Йоргенсена долгое время изучала мужскую и женскую половую дифференциацию у развивающихся мышей. В целом, у мужского плода должны успешно спуститься яички к мошонке, дифференцировать внешние половые органы и развить внутренние органы, такие как простата. Большая часть этого процесса контролируется генетическим путем, причудливо названным Ежом — после того, как ген был обнаружен у мух, покрытых щетиной, — и гормонами. Двумя наиболее важными гормонами являются тестостерон и другой, названный INSL3.

Ген GLI3 является частью генного пути Hedgehog, а мутации в гене связаны с нарушениями репродуктивного тракта у людей. Чтобы изучить, как работает GLI3, лаборатория Йоргенсена обратилась к линии мышей, несущих мутацию, которая моделирует человеческие мутации в гене. У мышей мутация летальна до рождения, поэтому им пришлось изучать ее влияние на развивающиеся эмбрионы.

«Первое, что мы хотели сделать, это посмотреть, имеют ли они те же фенотипы репродуктивных органов, что и люди», — говорит Йоргенсен. Эти проблемы включают в себя неопущение яичек и нарушения в расположении уретры.

У мутантных мышей было несколько дефектов, похожих на людей с мутациями в гене. У них были задержки опускания их яичек в брюшной полости. И примерно у половины мутантов уретра открывалась у основания полового члена, а не у кончика.

Подозревая проблему с продуцирующими гормоны клетками, называемыми клетками Лейдига, исследователи исследовали яички. Хотя у мутантных мышей были типично выглядящие гонады, команда Йоргенсена увидела, что в их яичках было меньше клеток Лейдига, и эти клетки даже становились слабее по мере развития эмбрионов.

«Мы пришли к выводу, что клетки начали нормально, но они не смогли сохранить свою идентичность и потеряли свою функцию», — говорит Йоргенсен. «Со временем они не смогли увеличить количество синтеза андрогенов, необходимое для того, чтобы все развивалось правильно».

Исследователи обнаружили, что путь Hedgehog через GLI3 стимулирует образование клеток Лейдига, которые производят гормоны, необходимые для развития мужских половых органов. И эти гормоны продолжают укреплять путь Ежика, который жизненно важен для развития простаты и полового члена. Они пришли к выводу, что большинство дефектов у мутантных мышей можно объяснить дисфункциональными клетками Лейдига.

Лечение беременных мышей дополнительным тестостероном было недостаточно, чтобы исправить все дефекты, потому что сам ген GLI3 был необходим, особенно для выработки нормального полового члена. Но когда исследователи вновь ввели мутантный ген GLI3 в мутантные семенники в культуре, они смогли восстановить выработку генов, необходимых для продукции тестостерона.

В результате ученые обнаружили сложный танец между генами и гормонами. Любая ошибка в вальсе может означать катастрофу.

«Существует несколько факторов, нарушающих окружающую среду, которые будут влиять на путь ежа. Когда вы соедините его с генетической мутацией, это может сделать некоторых людей более восприимчивыми к нарушениям развития, чем другие», — говорит Йоргенсен.

Эта улучшенная ясность в том, как должны функционировать гены, может помочь исследователям понять, как экологические токсины могут быть виноваты в росте расстройств полового развития. Это понимание — первый шаг к профилактике.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *