«Компромисс» между величиной помета и размером детенышей поддерживается иммунным белком⁠⁠

Самка мыши с новорожденным потомством

Все знают, что новорожденные близнецы весят меньше, чем среднестатистический единственный ребенок. Этот факт нас не удивляет: даже не обладая специальными знаниями, мы интуитивно понимаем, что матери физически трудно выносить двоих и более крупных детей. Но хотя у человека и многих других крупных млекопитающих многоплодная беременность – редкость, она вполне обычна у мелких животных, таких как грызуны. И у них ученые давно обнаружили аналогичную закономерность: чем больше детенышей в помете, тем они мельче. До последнего времени механизмы этого явления оставались неизвестными, но недавно российским ученым, похоже, удалось разгадать эту вековую загадку, как свидетельствует статья, недавно опубликованная в The Journal of general physiology

У многоплодных млекопитающих затраты на репродуктивные процессы с увеличением числа детенышей в помете возрастают. Однако у любого организма существует некий физиологический предел, за которым он больше не может увеличивать потребление пищи/энергии, чтобы удовлетворить потребности развивающихся эмбрионов. Согласно общепринятой модели, энергетические и материальные «инвестиции» беременной матери в будущее потомство ограничены и пропорциональны ее ресурсам. А так как они делятся между всеми эмбрионами, то средний вес последних будет, соответственно, отрицательно коррелировать с размером помета.

С точки зрения жизненного успеха, чтобы минимизировать возможные потери со стороны матери и получить максимально жизнеспособное потомство, материнскому организму необходимо поддерживать баланс между затратами на беременность и собственное «жизнеобеспечение». Последние, среди прочего, включают энергетические и метаболические «расходы» на иммунитет. При этом хотя активация иммунного ответа является достаточно затратным процессом, принято считать, что поддержание иммунитета обходится организму «дешево», а сам вопрос о компромиссе между иммунным гомеостазом и репродуктивными усилиями до сих пор является предметом дискуссий.

Задачу оценить роль иммунной поддержки в воспроизводстве взяла на себя группа исследователей из сибирских и столичных научно-исследовательских организаций: Института цитологии и генетики СО РАН и НИИ фундаментальной и клинической иммунологии (Новосибирск), МГУ им. М.В. Ломоносова и Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта РАН (Москва). Для этого они изучили репродуктивный цикл у лабораторных мышей чистой линии, у которых был нокаутирован («выключен») ген, кодирующий фактор некроза опухоли TNF-α.

TNF-α – это внеклеточный многофункциональный белок, который производится иммунными клетками макрофагами и является одним из ключевых регуляторов работы иммунной системы млекопитающих. После связывания с рецепторами, расположенными в том числе на иммунных клетках Т-лимфоцитах, TNFα запускает сложные цепочки молекулярных событий, которые могут привести к развитию воспаления, а также к гибели клеток (например, раковых) путем апоптоза или некроза. Как провоспалительный цитокин (сигнальный белок, обеспечивающий межклеточные взаимодействия), этот белок вовлечен в патогенез многих воспалительных заболеваний.

К большому удивлению ученых, у мышей с нокаутированным геном TNFα связь между размером помета и весом эмбрионов изменила знак: в больших пометах сами эмбрионы также были больше! Дальнейшие исследования показали, что TNFα, по-видимому, ограничивает выработку одного из цитокинов, способствующих росту детенышей, – гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора. В отсутствие TNFα это ограничение снимается, поэтому в результате рождаются более крупные мышата.

Таким образом, была обнаружена еще одна функция белка TNFα, благодаря которому поддерживается так называемый trade-off (компромиссный выбор, принимаемый с учетом разных факторов) между количеством и размером потомства, что препятствует избыточному потоку ресурсов от матери к эмбриону. Пока неизвестно, справедливо ли это утверждение для человека. Но с учетом того, что ингибиторы TNFα сегодня используют при лечении аутоиммунных патологий, результаты этой работы поднимают вопрос о безопасности их применения у беременных женщин.

Фото: https://commons.wikimedia.org