Nachrichten | Mechanismus der embryonalen Diapause könnte die Behandlung von Unfruchtbarkeit verbessern
Eine Schwangerschaft während Nahrungsknappheit oder unter schwierigen Umweltbedingungen aufrechtzuerhalten, ist eine Herausforderung. Viele Säugetierembryonen können ihr Wachstum daher während Umweltbelastungen verzögern und die Entwicklung wieder aufnehmen, wenn sich die Bedingungen verbessern. Diese Entwicklungspause wird embryonale Diapause genannt. Das Verständnis ihres Mechanismus könnte helfen, Behandlungen der Unfruchtbarkeit wie die Embryokonservierung zu verbessern. Forschende am Center for Excellence in Brain Science and Intelligence Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Shanghai haben nun entdeckt, wie Embryonen in trächtigen Mäusen mit Nahrungsmangel Nährstoffknappheit wahrnehmen und in die Diapause eintreten. Ihre Ergebnisse wurden in Development veröffentlicht.
Nahrungsentzug ist ein bekannter Auslöser der embryonalen Diapause, doch wie Embryonen Nährstoffmangel in der Ernährung der Mutter wahrnehmen, ist weiterhin unklar. "Saisonaler Hunger ist in der Natur eine häufige Umweltbelastung", erklärte Professor Qiang Sun, der die Studie leitete. "Die Regulation der Diapause in frühen Embryonen ist jedoch noch nicht vollständig verstanden. Daher wollten wir untersuchen, ob Nährstoffmangel eine embryonale Diapause auslöst."
Beim Vergleich trächtiger Mäuse mit Nahrungsentzug und normal ernährter Mäuse stellte das Team fest, dass sich die Embryonen der Mäuse mit Nahrungsentzug nicht in der Gebärmutter einnisteten und ihr Wachstum im frühen Stadium einer hohlen Zellkugel einstellten. Die Embryonen blieben lebensfähig und nahmen ihre Entwicklung wieder auf, wenn sie auf gut ernährte Weibchen übertragen wurden.
Um festzustellen, welche Nährstoffe für die Auslösung der Diapause wichtig sind, kultivierten die Forschenden frühe Mausembryonen in Schalen mit unterschiedlichen Nährstoffen. Embryonen, die ohne Proteine oder Kohlenhydrate wuchsen, stellten ihre Entwicklung ein, während Embryonen bei normalen Nährstoffkonzentrationen die Entwicklung fortsetzten. Anschließend stellten die Wissenschaftler fest, dass Nährstoffsensoren in den Embryonen verringerte Protein- oder Kohlenhydratkonzentrationen erkennen und den Eintritt in die Diapause auslösen.
Die Ergebnisse legen nahe, dass Embryonen mit Protein- oder Kohlenhydratmangel im Labor länger überleben könnten. Dies könnte künftig Behandlungen der Unfruchtbarkeit einschließlich der Embryokonservierung verbessern. "Wir glauben, dass unsere Studie die Entwicklung neuer Methoden zur Embryokonservierung anregen könnte", sagte Professor Sun. "Die Kryokonservierung wird häufig eingesetzt, aber es besteht kein Konsens darüber, wann eingefrorene Embryonen aufgetaut und übertragen werden sollten. Viele klinische Studien deuten darauf hin, dass der konventionelle Transfer eingefrorener Embryonen das Risiko von Schwangerschaftskomplikationen erhöhen kann. Daher sind alternative Methoden zur Konservierung von Embryonen erforderlich."
Die Forschung zur Diapause könnte sogar langfristige Auswirkungen auf die Krebsbehandlung haben.
"Ruhende Krebszellen, die nach einer Chemotherapie fortbestehen, ähneln Embryonen in der Diapause. Daher nehmen wir an, dass eine genauere Untersuchung der Diapause-Mechanismen der Krebsbehandlung zugutekommen und das Rückfallrisiko senken könnte", fügte Professor Qiang Sun hinzu.
Nachrichten | Mechanismus der embryonalen Diapause könnte die Behandlung von Unfruchtbarkeit verbessern
Nachrichten | Mechanismus der embryonalen Diapause könnte die Behandlung von Unfruchtbarkeit verbessern
Eine Schwangerschaft während Nahrungsknappheit oder unter schwierigen Umweltbedingungen aufrechtzuerhalten, ist eine Herausforderung. Viele Säugetierembryonen können ihr Wachstum daher während Umweltbelastungen verzögern und die Entwicklung wieder aufnehmen, wenn sich die Bedingungen verbessern. Diese Entwicklungspause wird embryonale Diapause genannt. Das Verständnis ihres Mechanismus könnte helfen, Behandlungen der Unfruchtbarkeit wie die Embryokonservierung zu verbessern. Forschende am Center for Excellence in Brain Science and Intelligence Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Shanghai haben nun entdeckt, wie Embryonen in trächtigen Mäusen mit Nahrungsmangel Nährstoffknappheit wahrnehmen und in die Diapause eintreten. Ihre Ergebnisse wurden in Development veröffentlicht.
Nahrungsentzug ist ein bekannter Auslöser der embryonalen Diapause, doch wie Embryonen Nährstoffmangel in der Ernährung der Mutter wahrnehmen, ist weiterhin unklar. "Saisonaler Hunger ist in der Natur eine häufige Umweltbelastung", erklärte Professor Qiang Sun, der die Studie leitete. "Die Regulation der Diapause in frühen Embryonen ist jedoch noch nicht vollständig verstanden. Daher wollten wir untersuchen, ob Nährstoffmangel eine embryonale Diapause auslöst."
Beim Vergleich trächtiger Mäuse mit Nahrungsentzug und normal ernährter Mäuse stellte das Team fest, dass sich die Embryonen der Mäuse mit Nahrungsentzug nicht in der Gebärmutter einnisteten und ihr Wachstum im frühen Stadium einer hohlen Zellkugel einstellten. Die Embryonen blieben lebensfähig und nahmen ihre Entwicklung wieder auf, wenn sie auf gut ernährte Weibchen übertragen wurden.
Um festzustellen, welche Nährstoffe für die Auslösung der Diapause wichtig sind, kultivierten die Forschenden frühe Mausembryonen in Schalen mit unterschiedlichen Nährstoffen. Embryonen, die ohne Proteine oder Kohlenhydrate wuchsen, stellten ihre Entwicklung ein, während Embryonen bei normalen Nährstoffkonzentrationen die Entwicklung fortsetzten. Anschließend stellten die Wissenschaftler fest, dass Nährstoffsensoren in den Embryonen verringerte Protein- oder Kohlenhydratkonzentrationen erkennen und den Eintritt in die Diapause auslösen.
Die Ergebnisse legen nahe, dass Embryonen mit Protein- oder Kohlenhydratmangel im Labor länger überleben könnten. Dies könnte künftig Behandlungen der Unfruchtbarkeit einschließlich der Embryokonservierung verbessern. "Wir glauben, dass unsere Studie die Entwicklung neuer Methoden zur Embryokonservierung anregen könnte", sagte Professor Sun. "Die Kryokonservierung wird häufig eingesetzt, aber es besteht kein Konsens darüber, wann eingefrorene Embryonen aufgetaut und übertragen werden sollten. Viele klinische Studien deuten darauf hin, dass der konventionelle Transfer eingefrorener Embryonen das Risiko von Schwangerschaftskomplikationen erhöhen kann. Daher sind alternative Methoden zur Konservierung von Embryonen erforderlich."
Die Forschung zur Diapause könnte sogar langfristige Auswirkungen auf die Krebsbehandlung haben.
"Ruhende Krebszellen, die nach einer Chemotherapie fortbestehen, ähneln Embryonen in der Diapause. Daher nehmen wir an, dass eine genauere Untersuchung der Diapause-Mechanismen der Krebsbehandlung zugutekommen und das Rückfallrisiko senken könnte", fügte Professor Qiang Sun hinzu.
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