Mechanizmy zaburzeń wczesnego rozwoju zarodka w hiperhomocysteinemii
Type
Project
Date Issued
2022
Discipline
biotechnology
Abstract (PL)
"Homocysteina (Hcy) jest siarkowym aminokwasem, powstającym w wyniku metabolizmu metioniny (Met). Podwyższony poziom Hcy , zwany hiperhomocysteinemią (HHcy), jest czynnikiem ryzyka chorób sercowo-naczyniowych i neurodegeneracyjnych, ale także wpływa na rozrodczość człowieka. Mechanizm (mechanizmy), przez który HHcy wywołuje zmiany patologiczne w czasie ciąży, nie jest jednak w pełni poznany.
Celem tego projektu jest zrozumienie/odkrycie mechanizmów molekularnych, poprzez które HHcy wpływa na zaburzenia w rozwoju zarodków, przebieg ciąży, a w konsekwencji na ryzyko rozwoju chorób w wieku dorosłym. Wyniki wstępnych badań wskazują, że HHcy podczas ciąży prowadzi do upośledzeń rozrodczych: spowolnienia tempa rozrodu, śmierci wewnątrzmacicznej płodu, zmniejszenia masy urodzeniowej, zwiększonej śmiertelności oraz powoduje zaburzenia neuromotoryczne i poznawcze u noworodków mysich. Realizacja projektu zakłada zbadanie mechanizmów prowadzących do takich nieprawidłowości.
Główna hipoteza zakłada, że HHcy zaburza markery epigenetyczne zarówno w oocytach, jak i zarodkach przedimplantacyjnych, co prowadzi do upośledzenia ekspresji genów niezbędnych do wczesnego wzrostu i rozwoju zarodka. Postawiliśmy również hipotezę, że stres oksydacyjny wywołany Hcy zmniejsza liczbę i aktywność mitochondriów oraz mtDNA w dojrzałych oocytach, a tym samym obniża jakość oocytów oraz potencjał zarodkowy. Zakładamy, że HHcy dereguluje również ekspresję kluczowych genów trofoblastu i oraz zaburza prawidłowe modyfikacje histonów, co prowadzi do nieprawidłowości śródbłonka i przyczynia się do upośledzonego rozwoju łożyska. Aby przetestować wszystkie powyższe hipotezy, proponujemy następujące cele szczegółowe:
Cel 1: Wyjaśnienie mechanizmów, za pomocą których HHcy w diecie upośledza dojrzewanie oocytów i potencjał zapłodnienia:
Cel 2: Analiza wpływu HHcy na regulację epigenetyczną podczas rozwoju zarodków przedimplantacyjnych,
Cel 3: Zbadanie wpływu dietetycznego HHcy na rozwój łożyska (morfologia, implantacja, tworzenie się tętnicy spiralnej, dojrzewanie błędnika, zapalenie).
Niniejsze badanie wyjaśni nieznane mechanizmy wywołanych przez Hcy zmian w rozwoju zarodka/łożyska i dostarczy nowych informacji na temat źródła patologii ciąży w HHcy.
Badania będą prowadzone na mysim modelu HHcy. Dieta o wysokiej zawartości Met (1% w wodzie do picia) lub o wysokiej zawartości Hcy (0,1% w wodzie do picia) będzie stosowana w celu wywołania HHcy u samic myszy C57BL/6J. Zbadane zostaną oocyty, zarodki E3.5 i łożyska z E8.5 i E12.5.
Obecny projekt jest pierwszym, który szczegółowo bada wpływ HHcy przed zapłodnieniem na rozwój zarodka w innowacyjnym kontekście indukowanych przez HHcy zmian epigenetycznych w oocytach i zarodkach przedimplantacyjnych. W tym celu zastosujemy nowatorskie podejście do jednoczesnego profilowania transkryptomu i epigenomu w pojedynczej komórce (10xGenomix). Takie podejście, zarówno koncepcyjne, jak i metodologiczne, nie zostało wcześniej wypróbowane. Uchwycenie obu parametrów w tej samej pojedynczej komórce umożliwi bezpośrednie badanie regulacji genów w stanie HHcy w oocytach i zarodkach przedimplantacyjnych oraz zapewni ważny wgląd w jeszcze niezbadane szlaki i mechanizmy toksyczności Hcy podczas rozwoju.
Realizacja projektu dostarczy fundamentalnej wiedzy dotycznącej epigenetycznych mechanizmów regulacji genów i może przyczynić się do zapobiegania i/lub leczenia zaburzeń rozrodu związanych z HHcy, również z uwzględnieniem technologii wspomaganego rozrodu (ART) ."
Celem tego projektu jest zrozumienie/odkrycie mechanizmów molekularnych, poprzez które HHcy wpływa na zaburzenia w rozwoju zarodków, przebieg ciąży, a w konsekwencji na ryzyko rozwoju chorób w wieku dorosłym. Wyniki wstępnych badań wskazują, że HHcy podczas ciąży prowadzi do upośledzeń rozrodczych: spowolnienia tempa rozrodu, śmierci wewnątrzmacicznej płodu, zmniejszenia masy urodzeniowej, zwiększonej śmiertelności oraz powoduje zaburzenia neuromotoryczne i poznawcze u noworodków mysich. Realizacja projektu zakłada zbadanie mechanizmów prowadzących do takich nieprawidłowości.
Główna hipoteza zakłada, że HHcy zaburza markery epigenetyczne zarówno w oocytach, jak i zarodkach przedimplantacyjnych, co prowadzi do upośledzenia ekspresji genów niezbędnych do wczesnego wzrostu i rozwoju zarodka. Postawiliśmy również hipotezę, że stres oksydacyjny wywołany Hcy zmniejsza liczbę i aktywność mitochondriów oraz mtDNA w dojrzałych oocytach, a tym samym obniża jakość oocytów oraz potencjał zarodkowy. Zakładamy, że HHcy dereguluje również ekspresję kluczowych genów trofoblastu i oraz zaburza prawidłowe modyfikacje histonów, co prowadzi do nieprawidłowości śródbłonka i przyczynia się do upośledzonego rozwoju łożyska. Aby przetestować wszystkie powyższe hipotezy, proponujemy następujące cele szczegółowe:
Cel 1: Wyjaśnienie mechanizmów, za pomocą których HHcy w diecie upośledza dojrzewanie oocytów i potencjał zapłodnienia:
Cel 2: Analiza wpływu HHcy na regulację epigenetyczną podczas rozwoju zarodków przedimplantacyjnych,
Cel 3: Zbadanie wpływu dietetycznego HHcy na rozwój łożyska (morfologia, implantacja, tworzenie się tętnicy spiralnej, dojrzewanie błędnika, zapalenie).
Niniejsze badanie wyjaśni nieznane mechanizmy wywołanych przez Hcy zmian w rozwoju zarodka/łożyska i dostarczy nowych informacji na temat źródła patologii ciąży w HHcy.
Badania będą prowadzone na mysim modelu HHcy. Dieta o wysokiej zawartości Met (1% w wodzie do picia) lub o wysokiej zawartości Hcy (0,1% w wodzie do picia) będzie stosowana w celu wywołania HHcy u samic myszy C57BL/6J. Zbadane zostaną oocyty, zarodki E3.5 i łożyska z E8.5 i E12.5.
Obecny projekt jest pierwszym, który szczegółowo bada wpływ HHcy przed zapłodnieniem na rozwój zarodka w innowacyjnym kontekście indukowanych przez HHcy zmian epigenetycznych w oocytach i zarodkach przedimplantacyjnych. W tym celu zastosujemy nowatorskie podejście do jednoczesnego profilowania transkryptomu i epigenomu w pojedynczej komórce (10xGenomix). Takie podejście, zarówno koncepcyjne, jak i metodologiczne, nie zostało wcześniej wypróbowane. Uchwycenie obu parametrów w tej samej pojedynczej komórce umożliwi bezpośrednie badanie regulacji genów w stanie HHcy w oocytach i zarodkach przedimplantacyjnych oraz zapewni ważny wgląd w jeszcze niezbadane szlaki i mechanizmy toksyczności Hcy podczas rozwoju.
Realizacja projektu dostarczy fundamentalnej wiedzy dotycznącej epigenetycznych mechanizmów regulacji genów i może przyczynić się do zapobiegania i/lub leczenia zaburzeń rozrodu związanych z HHcy, również z uwzględnieniem technologii wspomaganego rozrodu (ART) ."