به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، محققان مرکز تنظیم ژنومیک (CRG) در بارسلونا مکانیسمی را کشف کرده‌اند که ممکن است توضیح دهد که چگونه سلول‌های تخمک نابالغ انسان (اووسیت) قادرند برای مدت طولانی بدون از دست دادن ظرفیت تولید مثل خود زنده بمانند. نتایج این مطالعه در مجله Nature منتشر شد.
تخمک یک سلول تخم نابالغ (تخمک) است (سلول زایای زن که در تولید مثل نقش دارد). تصور می‌شود که انسان در بدو تولد با تمام سلول‌های تخمکی که در طول زندگی خواهد داشت به دنیا می‌آید. کالج آمریکایی متخصصین زنان و زایمان تخمین می‌زند که نوزادان تقریباً 1 تا 2 میلیون تخمک دارند که در سن بلوغ به 300000-500000 تخمک، در 37 سالگی به 25000 و در سن 51 سالگی به 1000 کاهش می‌یابد.
با توجه به اینکه طول عمر انسان که یکی از طولانی‌ترین طول عمر در بین پستانداران زمینی است، بنابراین تخمک‌ها برای حفظ ظرفیت تولیدمثلی خود باید برای چندین دهه خاموش بمانند و در عین حال از آسیب‌های سلولی تا حد ممکن جلوگیری کنند. اگرچه کاهش تعداد وابسته به سن در کیفیت و کمیت تخمک‌ها نقش داشته و این عامل یکی از عوامل خطر اصلی ناباروری زنان است، درباره مکانیسم‌هایی که تخمک‌ها برای حفظ تناسب سلولی خود استفاده می‌کنند اطلاعات نسبتاً کمی وجود دارد.
مانند همه سلول‌ها، تخمک‌های خفته باید از نظر متابولیکی فعال باقی بمانند تا بتوانند مولکول‌های ضروری مورد نیاز برای زنده ماندن و عملکرد سلول را حتی زمانی که به طور فعال در حال رشد یا تقسیم نیستند تولید کنند. با این حال، میتوکندری‌های درون سلولی که متابولیسم را تقویت می‌کنند، همچنین می‌توانند مولکول‌های آسیب‌رسانی به نام گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) را به عنوان محصولات جانبی تولید کنند. در غلظت‌های کافی، ROS  می‌تواند به DNA و سایر مولکول‌ها آسیب برساند و باعث سمیت شود و به طور بالقوه منجر به مرگ برنامه‌ریزی شده سلولی (آپوپتوز) شود. در مطالعه جدید، محققان تصمیم گرفتند تا بفهمند چگونه تخمک‌ها نیازهای متابولیکی خود را متعادل می‌کنند و در عین حال تولید ROS بالقوه مضر را محدود می‌کنند. از هر چهار مورد ناباروری زنان، یک مورد توضیحی ندارد. کشف حاضر این مشکل عجیب را روشن می‌کند که چگونه یک تخمک می‌تواند 20 تا 30 سال زندگی کند اما سیتوپلاسم جوانی را حفظ کند.
برای انجام مطالعه حاضر، محققان در آزمایشگاه Böke ابتدا از تخمک‌هایی استفاده کردند که در مراحل اولیه و اواخر رشد خود بودند و از قورباغه‌های پنجه دار آفریقایی (Xenopus laevis) به دست آمدند. بعداً، به دلیل دشواری به دست آوردن نمونه‌های انسانی، آن‌ها برای آزمایش فرضیه‌های خود به تخمک‌های اولیه انسانی (که به اووسیت‌های اولیه نیز معروف هستند) روی آوردند.
ابتدا، سلول‌ها با یک وکتور برچسب‌گذاری شدند که به آن‌ها اجازه می‌داد سطح ROS را تعیین کنند، که نشان داد نه زنوپوس و نه تخمک‌های اولیه انسانی سیگنال‌های ROS قابل تشخیص را نشان نمی‌دهند. علاوه بر این، تیمار تخمک‌ها با منادیون - یک پیش‌ساز ویتامین K که باعث تشکیل ROS می‌شود - منجر به مرگ سلولی در تقریباً 80 درصد تخمک‌ها شد و نشان می‌دهد که تولید ROS چقدر باید در این سلول‌ها تنظیم شده باشد تا از آسیب جلوگیری شود.
سپس، محققان فعالیت میتوکندری تخمک را بررسی کردند. اینها ROS را به عنوان یک محصول جانبی هنگام تولید آدنوزین تری فسفات (ATP)  تولید می‌کنند. در داخل میتوکندری یک سری از پنج کمپلکس وجود دارد (کمپلکس‌های I، II، III، IV و V - ) که واکنش‌های مورد نیاز برای تولید ATP را در فرآیندی به نام فسفوریلاسیون اکسیداتیو انجام می‌دهند. تخمک‌های Xenopus با مهارکننده‌هایی برای هر یک از این کمپلکس‌ها تیمار شدند تا مشخص شود که چقدر برای سلامت سلول‌ها مهم هستند. محققان همچنین دریافتند که فعالیت میتوکندریایی نسبتاً کم است. وقتی محققان کمپلکس‌های II تا V را مهار کردند، هم تخمک‌های مرحله اولیه و هم در اواخر مردند.
تجزیه و تحلیل پروتئین‌هایی که هر یک از این کمپلکس‌های میتوکندریایی را تشکیل می‌دهند نشان داد که پروتئین‌هایی که کمپلکس I را تشکیل می‌دهند در تخمک‌های اولیه Xenopus غیرفعال و متلاشی شده‌اند. با این حال، همانطور که تخمک‌ها بالغ شدند و برای تخمک گذاری آماده شدند، پروتئین‌های پیچیده I فعال شدند و بیان آن‌ها افزایش یافت، که منجر به تولید ROS و حساس شدن سلول‌ها به مهار کمپلکس I شد.
این نتایج نشان می‌دهد که تخمک‌های اولیه متابولیسم میتوکندری خود را برای جلوگیری از آسیب ROS به گونه‌ای تغییر می‌دهند که دیگر برای بقای کمپلکس I ضروری نیست، و در حالت آماده به کار سلولی وجود دارد، و بعداً وقتی تخمک‌ها شروع به بالغ شدن کردند، متابولیسم را به عقب بر می‌گردانند. 
پایان مطلب/
لینک منبع:
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04979-5