Гормоны, вырабатываемые во время беременности, вызывают значительные изменения во всем организме, включая перестройку работы и состояния матки для поддержки роста плода. Однако влияние беременности на мозг и его роль в адаптации организма к этому состоянию изучено недостаточно. Американские нейробиологи провели исследование, чтобы выяснить, как мозг участвует в поддержании беременности.

Взаимодействие систем организма при беременности

Для успешного протекания беременности требуется слаженная работа различных систем организма. После оплодотворения эмбрион должен прикрепиться к эндометрию — внутреннему слою матки. В этот период происходят многочисленные изменения: перестраивается обмен веществ, иммунная система и гормональная регуляция, что необходимо для нормального развития плода.

Однако иногда беременность прерывается, и не всегда удается установить причину. Около половины выкидышей на ранних сроках связаны с хромосомными нарушениями у эмбриона, но в остальных случаях единую причину определить сложно.

Роль мозга в поддержании беременности

Исследователи предположили, что некоторые процессы, влияющие на течение беременности, могут быть связаны не только с маткой и эмбрионом, но и с мозгом, который координирует работу организма в этот период.

Команда нейробиологов изучила активность генов в мозге беременных мышей и выявила тип нейронов, удаление которых препятствовало прикреплению эмбриона к матке. Были исследованы четыре популяции нейронов, экспрессирующих ген Esr1 (кодирующий рецептор эстрогена α), а некоторые из них также — рецептор прогестерона. Эти нейроны расположены в различных областях мозга, ранее связанных с овуляцией, половым поведением и заботой о потомстве, однако их роль в поддержании беременности оставалась неясной.

Генетические изменения в нейронах во время беременности

В ходе эксперимента использовались мыши на 14-м дне беременности, когда подтверждалось нормальное развитие эмбрионов. С помощью секвенирования РНК на уровне отдельных ядер клеток было выявлено изменение активности 2788 генов в четырех популяциях нейронов, из которых 1709 кодировали белки.

Изменения активности генов затрагивали разные участки мозга по-разному: большинство генов меняло активность только в определенной области или группе нейронов. Лишь три гена изменяли активность одинаково во всех исследованных группах. Это свидетельствует о том, что беременность не запускает единую программу изменений в мозге — разные группы нейронов перестраиваются индивидуально в зависимости от их расположения и функций. В некоторых случаях нейроны приобретали новый молекулярный профиль.

Особая роль нейронов POANpy2r

В преоптической области гипоталамуса был выделен особый тип ГАМК-ергических нейронов, экспрессирующих ген Npy2r (рецептор нейропептида Y2). Во время беременности в этих клетках особенно сильно менялась активность генов.

Речь идет не о появлении новых нейронов, а о перестройке уже существующих клеток. У самок, не имевших потомства, этот тип нейронов также присутствовал, но во время беременности клетки приобретали иные свойства.

Эксперимент по удалению нейронов

Для проверки значимости этих нейронов использовались генетически модифицированные мыши линии Npy2rCre. В преоптическую область гипоталамуса вводили вирусную конструкцию с каспазой-3, вызывающей гибель клеток с рецептором Npy2r. В анализ включались только те животные, у которых число таких клеток удалось сократить более чем на 70%.

Две группы самок — модифицированная и контрольная — были спарены с самцами, после чего отслеживалось их состояние. Удаление POANpy2r-нейронов не влияло на половое поведение, овуляцию и оплодотворение: самки нормально спаривались, происходило оплодотворение и образовывались зиготы.

Однако при дальнейшем наблюдении выяснилось, что у мышей без этих нейронов эмбрионы не имплантировались в матку, из-за чего беременность прерывалась на раннем сроке.

Значение результатов

Таким образом, эти нейроны не отвечают за сам факт зачатия, а необходимы для успешного прикрепления эмбриона и дальнейшего сохранения беременности после оплодотворения.

Исследователи также обнаружили аналогичную группу нейронов в преоптическом гипоталамусе взрослой женщины, изучив карту активности генов в человеческом мозге. Однако пока не доказано, что эти клетки у человека выполняют ту же функцию, поскольку проведение аналогичного эксперимента на беременных женщинах невозможно. Роль этих нейронов предстоит изучать другими методами.

Научная работа опубликована на сайте препринтов по биологии bioRxiv.