Механизм, нарушающий производство эмбрионов крупного рогатого скота, раскрыт

Хроническим препятствием для рынка эмбрионов крупного рогатого скота является накопление липидов в ооцитах. Исследователи описали ранее неизвестный механизм этого накопления, который ограничивает успех in vitro производства эмбрионов.

Избыточное накопление липидов — частое отклонение при использовании незрелых женских гамет (ооцитов) для производства эмбрионов in vitro. Это состояние снижает устойчивость эмбрионов к замораживанию и оттаиванию, что приводит к меньшему числу беременностей после переноса эмбрионов реципиентам.

«Запасы жира есть как в ооцитах, развивающихся естественным образом в яичниках животных, так и в созревающих в инкубаторе в лаборатории. Однако во время in vitro созревания накапливаются избыточные количества жира, что связано со сниженной фертильностью, поскольку ооциты с большим количеством жира менее способны к развитию», — пояснил Фелипе Пересин, один из авторов исследования, опубликованного в Scientific Reports.

По данным Международного общества технологий эмбрионов (IETS) за 2015 год, Бразилия производит около 67% эмбрионов крупного рогатого скота in vitro в мире. Неслучайно 214 886 (79,6%) из 269 353 эмбрионов, перенесенных в Бразилии в 2015 году, были перенесены свежими после in vitro производства, а не заморожены.

«Это проблема для индустрии эмбрионов КРС в Бразилии и во всем мире, требующая особой логистики для переноса эмбрионов в очень короткий срок и без возможности заморозки», — отметил Пересин.

Жизнеспособность эмбрионов с избытком липидов низка. «Их либо отбраковывают после размораживания, либо переносят, но беременность не наступает, что еще хуже из-за гормонального протокола синхронизации животных», — объяснил он.

Исследователи отслеживали ооциты в трех состояниях: незрелые, созревшие in vivo и созревшие in vitro. Во всех случаях они выявили наличие белка, связывающего жирные кислоты 3 (FABP3). «В ооцитах, созревших in vitro или in vivo, уровни этого белка были примерно одинаковы, но в окружающих ооциты клетках кумулюса мы обнаружили гораздо более высокие уровни FABP3 в in vitro системе», — сказал Пересин.

Группа решила проверить, транспортирует ли этот белок липиды извне в ооцит. «В норме этот белок транспортирует липиды для окисления в митохондриях внутри клеток. Мы выдвинули гипотезу: может ли белок FABP3 транспортировать липиды в ооцит извне, в направлении, отличном от классического?»

Исследование показало, что объяснение, вероятно, заключается в метаболической дисфункции не самого ооцита, а окружающих его клеток. Этот клеточный дисбаланс запускает увеличение потока липидов в ооцит извне. «Конечный результат — это накопление липидов, которое ухудшает потенциал развития яйцеклетки. Мы показали, что в процессе созревания, который длится 24 часа, когда ооцит извлекают из яичника самки, происходит метаболическая дисрегуляция в окружающих клетках, и это вызывает накопление липидов. Мы обнаружили, что этот механизм очень интенсивен в первые девять часов, со значительным потоком между клетками кумулюса и ооцитом. Только после этих девяти часов начинают растворяться "мостики" между ними, известные как трансзональные проекции», — сообщил Пересин.

Исследователи планируют изучить причины этого механизма и найти способ блокировать FABP3, чтобы попытаться обратить систему вспять. Пересин полагает, что изученный у крупного рогатого скота механизм может существовать и у людей, хотя для подтверждения этой возможности потребуется серия исследований. «Мы начали еще одно направление исследований: изучаем, присутствует ли описанный механизм накопления липидов в ооците во время in vitro созревания также при ожирении. Мы считаем, что метаболическая дисрегуляция клеток кумулюса может напоминать накопление липидов в ооците, связанное с ожирением».