Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки

Как кишечник, длина которого может составлять не менее 4,5 метров, размещается в нашем теле именно так, как требуется? По мере роста нашей пищеварительной системы кишечная трубка проходит через серию резких поворотов, чтобы вместить удлиняющуюся кишку.

Неспособность кишечника правильно вращаться во время развития приводит к распространенной, но малоизученной аномалии рождения, называемой мальротацией кишечника. В исследовании, опубликованном в журнале Development, ученые из Университета штата Северная Каролина раскрыли потенциальную причину этого опасного для жизни состояния.

Мальротация кишечника встречается у 1 из 500 новорожденных, но ее причины изучены недостаточно хорошо. Чтобы выяснить, почему внутреннее развитие кишечника может пойти не так, ученые должны сначала понять вращение кишечника во время нормального развития — сложный процесс, который до сих пор озадачивает биологов.

Команда ученых под руководством доктора Нанетт Наскон-Йодер решила использовать хорошо отлаженную систему у лягушек.

Как позвоночные животные, лягушки и люди имеют общего предка и обладают многими схожими анатомическими особенностями, включая кишечник, который вращается против часовой стрелки, — объясняет доктор Насконе-Йодер.

Поскольку эмбрионы лягушек развиваются всего за несколько дней и очень доступны для экспериментов, они позволяют быстро проверить новые гипотезы о том, как и почему развитие идет неправильно во время мальротации.

Эмбрионы лягушек развиваются в чашке Петри и прозрачны, когда развивается кишечник, поэтому их можно подвергать воздействию лекарств или химических веществ из окружающей среды, чтобы выявить вещества, способные вызвать мальротацию, — говорит доктор Наскон-Йодер.

Одним из соединений, которые исследовала команда, был гербицид атразин. Они обнаружили, что воздействие атразина значительно увеличивает частоту вращения кишечника лягушек в обратном направлении (по часовой стрелке), и решили сосредоточиться на атразине для дальнейшего изучения мальротации кишечника.

Доктор Джулия Гржимковски, руководившая экспериментальной работой в рамках этого исследования, обнаружила, что воздействие атразина нарушает метаболизм (химические реакции, обеспечивающие энергией биологические процессы) в эмбрионах лягушек. Метаболический дисбаланс в эмбрионах нарушил ряд клеточных процессов в кишечнике — клетки не могли расти, делиться и перестраиваться должным образом, чтобы обеспечить правильное удлинение и поворот кишечника.

Хотя мы обнаружили, что атразин вызывает мальротацию у лягушек, эти результаты не обязательно означают, что этот гербицид вызывает мальротацию у людей, поскольку в нашем исследовании головастики подвергались воздействию в 1000 раз более высоких уровней, чем обычно встречаются в окружающей среде, — подчеркнула доктор Наскон-Йодер, — но наши результаты убедительно свидетельствуют о том, что нарушение тех же клеточных метаболических процессов, на которые влияет атразин, например, в результате воздействия других химических веществ в окружающей среде и/или генетических вариаций, влияющих на метаболизм, может способствовать мальротации кишечника у людей.

Это исследование только начинает выяснять, что происходит во время эмбрионального развития, что приводит к мальротации кишечника. Команда доктора Наскона-Йодера надеется продолжить эту работу:

Наши результаты открыли новые возможности для изучения причин, лежащих в основе этой распространенной врожденной аномалии. Сейчас мы начинаем глубже изучать клеточные события, которые координируют сложный процесс удлинения и вращения кишечника.

19.02.2024