Tin tức | Nghiên cứu phát hiện cơ chế mới giúp noãn duy trì tuổi thọ
Noãn là các tế bào trứng chưa trưởng thành, hình thành trước khi sinh ở gần như tất cả động vật có vú cái. Các thế hệ tương lai phụ thuộc vào việc nguồn dự trữ hữu hạn này tồn tại nhiều năm mà không bị tổn thương. Ở chuột, thời gian này có thể kéo dài tới 18 tháng và ở người gần nửa thế kỷ—tương ứng với khoảng thời gian trung bình từ khi sinh đến mãn kinh. Từ lâu, cơ chế giúp các tế bào này có tuổi thọ dài như vậy vẫn chưa được biết rõ.
Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Điều hòa Gen (CRG) ở Barcelona đã phát hiện một cơ chế mới giải thích cách noãn vẫn nguyên vẹn trong nhiều thập kỷ, bất chấp sự hao mòn và tổn thương có thể làm bất hoạt các loại tế bào khác. Công bố hôm nay trên tạp chí Cell, phát hiện này mở ra hướng nghiên cứu mới về vô sinh không rõ nguyên nhân.
Các nhà nghiên cứu đã khảo sát các tập hợp protein—những cụm protein bị gấp cuộn sai hoặc bị tổn thương. Nếu không được kiểm soát, các chất có hại này sẽ tích tụ trong bào tương và trở nên cực kỳ độc hại. Tập hợp protein được biết là tích tụ trong tế bào thần kinh và liên quan đến một số bệnh thoái hóa thần kinh. Tế bào thường xử lý chúng bằng cách phân giải nhờ các enzyme chuyên biệt. Chúng cũng có thể phân chia thành hai tế bào mới, tập trung các tập hợp protein vào một tế bào và bảo toàn tế bào còn lại.
Noãn lại khác biệt. Tuổi thọ dài khiến chúng không thể phân tán vật chất độc hại thông qua phân chia tế bào. Việc liên tục phân giải các tập hợp protein không khả thi vì cần nhiều năng lượng, vốn có thể không sẵn có. Noãn cũng phải cung cấp toàn bộ bào tương cho phôi sau khi kết hợp với tinh trùng, nên có xu hướng giảm hoạt động chuyển hóa. Điều này tránh tạo ra các sản phẩm phụ có thể làm tổn thương DNA của mẹ và ảnh hưởng đến khả năng sinh sản sau này, nhưng lại khiến noãn đặc biệt dễ bị tác động bởi protein gấp cuộn sai hoặc bị tổn thương.
Tiến sĩ Elvan Böke, trưởng nhóm Sinh học Noãn và Ngủ tế bào của CRG, giải thích: "So với hàng nghìn bài báo về sự tập hợp protein trong tế bào thần kinh, hầu như chưa có nghiên cứu nào về cách noãn động vật có vú xử lý vấn đề này, dù chúng cũng phải đối mặt với tuổi thọ dài và không phân chia."
"Chúng tôi muốn tìm hiểu cách noãn xử lý các protein bị gấp cuộn sai hoặc bị tổn thương này," Tiến sĩ Böke nói thêm.
Đội quân “tuần tra dọn dẹp”
Nhóm của Tiến sĩ Böke, do Tiến sĩ Gabriele Zaffagnini dẫn dắt, đã thu thập hàng nghìn noãn chưa trưởng thành, trứng trưởng thành và phôi giai đoạn sớm từ chuột trưởng thành. Sử dụng thuốc nhuộm đặc biệt và kỹ thuật chụp ảnh tế bào sống, họ quan sát các tập hợp protein theo thời gian thực. Họ cũng dùng kính hiển vi điện tử để kiểm tra các chi tiết ở cấp độ nano bên trong tế bào. Công trình kéo dài năm năm rưỡi.
Các nhà nghiên cứu phát hiện những cấu trúc chuyên biệt trong noãn và đặt tên là Tổ hợp túi nội bào–tiêu thể (ELVAs). Khoảng 50 trong mỗi noãn di chuyển qua bào tương, bắt giữ và cô lập các tập hợp protein để chúng không gây hại. Các nhà nghiên cứu gọi ELVAs là "siêu bào quan" vì đây là mạng lưới gồm nhiều thành phần tế bào khác nhau cùng hoạt động như một đơn vị.
Nghiên cứu xác định một thời điểm quan trọng trong quá trình trưởng thành của noãn, khi noãn trở thành trứng trưởng thành sẵn sàng rụng và có thể được thụ tinh. ELVAs di chuyển đến bề mặt tế bào và phân giải các tập hợp protein, thực hiện việc làm sạch sâu bào tương. Đây là lần đầu tiên chiến lược đặc thù của noãn trong việc loại bỏ các tập hợp protein được quan sát.
"Noãn phải trao toàn bộ bào tương cho phôi khi thụ tinh, nên không thể để chất thải tích tụ và gây nguy cơ nghiêm trọng cho chức năng của nó. ELVAs hoạt động như một mạng lưới xử lý chất thải tinh vi hoặc một đội quân dọn dẹp, tuần tra bào tương để không có tập hợp nào trôi nổi tự do. Chúng giữ các tập hợp này lại cho đến khi noãn sẵn sàng loại bỏ tất cả cùng một lúc. Đây là một chiến lược hiệu quả và tiết kiệm năng lượng," Tiến sĩ Gabriele Zaffagnini giải thích.
Tập hợp protein có thể gây vô sinh
Khả năng sinh sản giảm theo tuổi, và chất lượng noãn kém là một nguyên nhân hàng đầu gây vô sinh nữ. Tỷ lệ vô sinh cũng đang tăng trên toàn cầu, một phần do trì hoãn việc sinh con. Hiểu cách noãn duy trì sức khỏe và lý do các chiến lược này suy yếu theo tuổi là điều thiết yếu để hiểu về vô sinh không rõ nguyên nhân và phát triển phương pháp điều trị mới.
Phát hiện cho thấy các tập hợp protein có thể làm suy giảm chất lượng trứng và phôi. Việc thực nghiệm ngăn ELVAs phân giải các tập hợp protein trong quá trình trưởng thành của noãn đã tạo ra những trứng bất thường. Khi các nhà nghiên cứu can thiệp để "buộc" phôi nhận các protein đã tập hợp, 3/5 (60%) không hoàn tất được quá trình phát triển sớm.
Tiến sĩ Böke kết luận: "Trong lịch sử, nhiều nghiên cứu tập trung vào một khía cạnh nhỏ của sự suy giảm chất lượng noãn: giảm phân và lệch bội. Tuy nhiên, một tổng quan gần đây về 11,000 ca chuyển phôi cho thấy những yếu tố chưa được biết khác mới là nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm khả năng sinh sản ở nữ theo tuổi. Nghiên cứu của chúng tôi mở ra một hướng thú vị để tìm hiểu liệu quá trình phân giải protein và cơ chế điều hòa của nó trong noãn có thể giải thích sự suy giảm sức khỏe phôi theo tuổi hay không."
Tế bào thần kinh cũng là loại tế bào sống lâu và không phân chia, phải xử lý các tập hợp protein. Sự tích tụ của những chất có hại này liên quan đến một số bệnh thoái hóa thần kinh, trong đó có bệnh Alzheimer. Liệu các cấu trúc giống ELVA cũng tồn tại trong tế bào thần kinh và các loại tế bào khác? Nghiên cứu này mở ra những hướng tìm hiểu vượt ra ngoài lĩnh vực sinh sản.
Tin tức | Nghiên cứu phát hiện cơ chế mới giúp noãn duy trì tuổi thọ
Tin tức | Nghiên cứu phát hiện cơ chế mới giúp noãn duy trì tuổi thọ
Noãn là các tế bào trứng chưa trưởng thành, hình thành trước khi sinh ở gần như tất cả động vật có vú cái. Các thế hệ tương lai phụ thuộc vào việc nguồn dự trữ hữu hạn này tồn tại nhiều năm mà không bị tổn thương. Ở chuột, thời gian này có thể kéo dài tới 18 tháng và ở người gần nửa thế kỷ—tương ứng với khoảng thời gian trung bình từ khi sinh đến mãn kinh. Từ lâu, cơ chế giúp các tế bào này có tuổi thọ dài như vậy vẫn chưa được biết rõ.
Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Điều hòa Gen (CRG) ở Barcelona đã phát hiện một cơ chế mới giải thích cách noãn vẫn nguyên vẹn trong nhiều thập kỷ, bất chấp sự hao mòn và tổn thương có thể làm bất hoạt các loại tế bào khác. Công bố hôm nay trên tạp chí Cell, phát hiện này mở ra hướng nghiên cứu mới về vô sinh không rõ nguyên nhân.
Các nhà nghiên cứu đã khảo sát các tập hợp protein—những cụm protein bị gấp cuộn sai hoặc bị tổn thương. Nếu không được kiểm soát, các chất có hại này sẽ tích tụ trong bào tương và trở nên cực kỳ độc hại. Tập hợp protein được biết là tích tụ trong tế bào thần kinh và liên quan đến một số bệnh thoái hóa thần kinh. Tế bào thường xử lý chúng bằng cách phân giải nhờ các enzyme chuyên biệt. Chúng cũng có thể phân chia thành hai tế bào mới, tập trung các tập hợp protein vào một tế bào và bảo toàn tế bào còn lại.
Noãn lại khác biệt. Tuổi thọ dài khiến chúng không thể phân tán vật chất độc hại thông qua phân chia tế bào. Việc liên tục phân giải các tập hợp protein không khả thi vì cần nhiều năng lượng, vốn có thể không sẵn có. Noãn cũng phải cung cấp toàn bộ bào tương cho phôi sau khi kết hợp với tinh trùng, nên có xu hướng giảm hoạt động chuyển hóa. Điều này tránh tạo ra các sản phẩm phụ có thể làm tổn thương DNA của mẹ và ảnh hưởng đến khả năng sinh sản sau này, nhưng lại khiến noãn đặc biệt dễ bị tác động bởi protein gấp cuộn sai hoặc bị tổn thương.
Tiến sĩ Elvan Böke, trưởng nhóm Sinh học Noãn và Ngủ tế bào của CRG, giải thích: "So với hàng nghìn bài báo về sự tập hợp protein trong tế bào thần kinh, hầu như chưa có nghiên cứu nào về cách noãn động vật có vú xử lý vấn đề này, dù chúng cũng phải đối mặt với tuổi thọ dài và không phân chia."
"Chúng tôi muốn tìm hiểu cách noãn xử lý các protein bị gấp cuộn sai hoặc bị tổn thương này," Tiến sĩ Böke nói thêm.
Đội quân “tuần tra dọn dẹp”
Nhóm của Tiến sĩ Böke, do Tiến sĩ Gabriele Zaffagnini dẫn dắt, đã thu thập hàng nghìn noãn chưa trưởng thành, trứng trưởng thành và phôi giai đoạn sớm từ chuột trưởng thành. Sử dụng thuốc nhuộm đặc biệt và kỹ thuật chụp ảnh tế bào sống, họ quan sát các tập hợp protein theo thời gian thực. Họ cũng dùng kính hiển vi điện tử để kiểm tra các chi tiết ở cấp độ nano bên trong tế bào. Công trình kéo dài năm năm rưỡi.
Các nhà nghiên cứu phát hiện những cấu trúc chuyên biệt trong noãn và đặt tên là Tổ hợp túi nội bào–tiêu thể (ELVAs). Khoảng 50 trong mỗi noãn di chuyển qua bào tương, bắt giữ và cô lập các tập hợp protein để chúng không gây hại. Các nhà nghiên cứu gọi ELVAs là "siêu bào quan" vì đây là mạng lưới gồm nhiều thành phần tế bào khác nhau cùng hoạt động như một đơn vị.
Nghiên cứu xác định một thời điểm quan trọng trong quá trình trưởng thành của noãn, khi noãn trở thành trứng trưởng thành sẵn sàng rụng và có thể được thụ tinh. ELVAs di chuyển đến bề mặt tế bào và phân giải các tập hợp protein, thực hiện việc làm sạch sâu bào tương. Đây là lần đầu tiên chiến lược đặc thù của noãn trong việc loại bỏ các tập hợp protein được quan sát.
"Noãn phải trao toàn bộ bào tương cho phôi khi thụ tinh, nên không thể để chất thải tích tụ và gây nguy cơ nghiêm trọng cho chức năng của nó. ELVAs hoạt động như một mạng lưới xử lý chất thải tinh vi hoặc một đội quân dọn dẹp, tuần tra bào tương để không có tập hợp nào trôi nổi tự do. Chúng giữ các tập hợp này lại cho đến khi noãn sẵn sàng loại bỏ tất cả cùng một lúc. Đây là một chiến lược hiệu quả và tiết kiệm năng lượng," Tiến sĩ Gabriele Zaffagnini giải thích.
Tập hợp protein có thể gây vô sinh
Khả năng sinh sản giảm theo tuổi, và chất lượng noãn kém là một nguyên nhân hàng đầu gây vô sinh nữ. Tỷ lệ vô sinh cũng đang tăng trên toàn cầu, một phần do trì hoãn việc sinh con. Hiểu cách noãn duy trì sức khỏe và lý do các chiến lược này suy yếu theo tuổi là điều thiết yếu để hiểu về vô sinh không rõ nguyên nhân và phát triển phương pháp điều trị mới.
Phát hiện cho thấy các tập hợp protein có thể làm suy giảm chất lượng trứng và phôi. Việc thực nghiệm ngăn ELVAs phân giải các tập hợp protein trong quá trình trưởng thành của noãn đã tạo ra những trứng bất thường. Khi các nhà nghiên cứu can thiệp để "buộc" phôi nhận các protein đã tập hợp, 3/5 (60%) không hoàn tất được quá trình phát triển sớm.
Tiến sĩ Böke kết luận: "Trong lịch sử, nhiều nghiên cứu tập trung vào một khía cạnh nhỏ của sự suy giảm chất lượng noãn: giảm phân và lệch bội. Tuy nhiên, một tổng quan gần đây về 11,000 ca chuyển phôi cho thấy những yếu tố chưa được biết khác mới là nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm khả năng sinh sản ở nữ theo tuổi. Nghiên cứu của chúng tôi mở ra một hướng thú vị để tìm hiểu liệu quá trình phân giải protein và cơ chế điều hòa của nó trong noãn có thể giải thích sự suy giảm sức khỏe phôi theo tuổi hay không."
Tế bào thần kinh cũng là loại tế bào sống lâu và không phân chia, phải xử lý các tập hợp protein. Sự tích tụ của những chất có hại này liên quan đến một số bệnh thoái hóa thần kinh, trong đó có bệnh Alzheimer. Liệu các cấu trúc giống ELVA cũng tồn tại trong tế bào thần kinh và các loại tế bào khác? Nghiên cứu này mở ra những hướng tìm hiểu vượt ra ngoài lĩnh vực sinh sản.
Nguồn câu chuyện:
Tổng hợp trực tuyến