Дефицит железа во время беременности может влиять на пол эмбрионов у мышей

Новое исследование показало, что недостаток железа у беременных мышей может привести к тому, что эмбрионы мужского пола (с XY-хромосомами) развивают женские половые признаки.

Дефицит железа нарушает активацию ключевого гена, отвечающего за формирование мужских половых органов. В результате эмбрионы, которые в норме должны стать самцами, развивают женские репродуктивные органы.

«Это совершенно новое и неожиданное открытие», — заявил соавтор исследования Питер Купман, почетный профессор биологии развития Университета Квинсленда (Австралия). «Ранее никто не предполагал, что железо может влиять на столь важный этап развития».

Как железо влияет на определение пола?

Ранее было установлено, что ген SRY на Y-хромосоме является «главным переключателем», запускающим развитие мужских половых органов у млекопитающих. Фермент JMJD1A играет ключевую роль в активации этого гена, и для его работы необходимо железо. Однако связь между уровнем железа и определением пола оставалась неясной.

В новом исследовании, опубликованном 4 июня в журнале Nature, ученые выяснили, что железо критически важно для формирования семенников у мышей с XY-хромосомами. Оказалось, что при дефиците железа у беременных самок активность JMJD1A снижается, что ослабляет экспрессию гена SRY и приводит к развитию яичников у эмбрионов, которые в норме должны были стать самцами.

Эксперименты и результаты

Исследователи искусственно снижали уровень железа у беременных мышей с помощью специальной диеты и лекарств. В результате 6 из 39 эмбрионов с XY-хромосомами развили яичники вместо семенников. Дальнейший анализ показал, что генетическая предрасположенность также влияет на восприимчивость эмбрионов к дефициту железа.

Для подтверждения механизма ученые выращивали гонады (зачатки половых органов) эмбрионов в лабораторных условиях. Оказалось, что при снижении уровня железа до 40% от нормы на гене SRY накапливались гистоны — белки, подавляющие его активность. В норме фермент JMJD1A удаляет эти гистоны, позволяя гену работать, но при нехватке железа этот процесс нарушается.

Могут ли эти данные относиться к людям?

Пока рано говорить, применимы ли эти выводы к людям, отметил Тони Гэмбл, доцент биологии Университета Маркетта (Милуоки), не участвовавший в исследовании. Хотя у млекопитающих механизм определения пола схож, между мышами и людьми есть важные различия.

Например, мутации в генах, отвечающих за развитие семенников, по-разному влияют на мышей и людей. «Мыши — важная модель для изучения развития, но нельзя автоматически переносить эти данные на человека», — подчеркнул Гэмбл.

Что дальше?

Проверить эту гипотезу на людях будет сложно, поскольку эксперименты, допустимые на животных, неприменимы к человеку по этическим соображениям. «Нужны дополнительные биохимические и генетические исследования, чтобы косвенно подтвердить аналогичный механизм у людей», — пояснил Купман.

Это открытие также ставит вопрос: если железо так сильно влияет на половое развитие, может ли оно влиять и на другие органы? Возможно, питание и метаболизм играют гораздо большую роль в развитии эмбриона, чем считалось ранее.

Вывод:
Дефицит железа у беременных мышей может «переключать» пол эмбрионов с мужского на женский. Остается выяснить, действует ли этот механизм у людей и какие еще факторы могут влиять на развитие плода.