Женские яйцеклетки — одни из самых терпеливых клеток в нашем теле. Они могут десятилетиями находиться в состоянии покоя, дожидаясь своего часа. Исследование, опубликованное в журнале The EMBO Journal, раскрывает их секрет: по мере созревания клетки намеренно замедляют работу внутренних систем утилизации отходов. Вероятно, это эволюционный механизм, который позволяет им поддерживать низкий уровень метаболизма и избегать повреждений.

Мы изучили более сотни свежедонорских яйцеклеток — это самая большая выборка в мире — и обнаружили удивительно простую стратегию, которая помогает клеткам оставаться в идеальном состоянии долгие годы, — говорит руководитель исследования доктор Эльван Бёке из Центра геномной регуляции в Барселоне.

Девочка рождается с одним-двумя миллионами незрелых яйцеклеток. К моменту менопаузы этот запас сокращается до нескольких сотен. Каждая клетка должна сохранять себя в целости до пяти десятилетий, чтобы однажды дать начало новой жизни. Новое исследование показывает, как им это удается.

Белок — это основной строительный материал клетки, и его переработка (рециклинг) — жизненно важный процесс. За него отвечают две основные «мусороперерабатывающие станции»:

• Лизосомы — маленькие пузырьки, которые растворяют ненужные белки и другой клеточный мусор с помощью ферментов.
• Протеасомы — сложные белковые комплексы, которые целенаправленно разрушают поврежденные или старые белки.

Каждая такая переработка требует энергии. А производство энергии, в свою очередь, создает побочные продукты — активные формы кислорода (АФК). Эти вредные молекулы могут повреждать ДНК и клеточные мембраны. Авторы исследования предполагают, что, притормаживая рециклинг, яйцеклетка сводит производство АФК к минимуму, но при этом успевает делать достаточно «уборки» для выживания.

Эта идея отлично сочетается с предыдущей работой группы, опубликованной в 2022 году. Тогда ученые выяснили, что человеческие ооциты намеренно пропускают одну из фундаментальных метаболических реакций, чтобы ограничить производство АФК. Вместе эти два исследования рисуют картину клетки, которая по всем фронтам снижает активность, чтобы максимально долго избегать повреждений.

Открытие стало возможным благодаря уникальному материалу: более 100 яйцеклеток от 21 здоровой донора в возрасте 19–34 лет из барселонской клиники Dexeus Mujer.

С помощью флуоресцентных меток ученые отследили активность лизосом, протеасом и митохондрий прямо в живых клетках. Оказалось, что все три показателя примерно на 50% ниже, чем в окружающих яйцеклетку вспомогательных клетках, и падают еще сильнее по мере созревания.

Самое удивительное ждало их в финале. За несколько часов до овуляции яйцеклетки буквально вышвыривали лизосомы в окружающую жидкость. В это же время митохондрии и протеасомы перемещались к внешнему краю клетки.

Это настоящая весенняя чистка, о которой мы и не подозревали, — восхищается первый автор работы доктор Габриэле Дзаффаньини.

Это исследование — крупнейшее в своем роде, где изучались именно здоровые яйцеклетки, полученные непосредственно от женщин. Большинство предыдущих работ опиралось на клетки, искусственно созревшие в пробирке, которые часто ведут себя ненормально и связаны с низкой эффективностью ЭКО.

Реальная польза этого исследования лежит в практической плоскости лечения бесплодия. Оно предлагает принципиально новый взгляд на подготовку к ЭКО. Сейчас женщинам часто наугад назначают коктейли из антиоксидантов и «метаболических» добавок в надежде „разбудить“ яйцеклетки и повысить их активность. Данная же работа свидетельствует: возможно, гораздо важнее не мешать их естественной, отточенной эволюцией стратегии покоя. Вместо агрессивной стимуляции, которая может провоцировать оксидативный стресс, более перспективным путем может стать разработка протоколов, которые защищают и поддерживают их врожденный „энергосберегающий режим“. Это может повысить качество эмбрионов и, как следствие, успешность ЭКО, особенно у женщин старшего репродуктивного возраста.

Главное методологическое ограничение, которое сами авторы признают, — это отсутствие прямых измерений активных форм кислорода (АФК). Вся центральная гипотеза о том, что замедление утилизации белка необходимо для снижения производства вредных молекул, построена на логических умозаключениях и косвенных данных (измерении активности органелл). Хотя это умозаключение крайне правдоподобно и хорошо стыкуется с предыдущими результатами, прямое доказательство причинно-следственной связи между низкой активностью протеасом/лизосом и низким уровнем АФК в человеческих ооцитах еще предстоит получить в будущих работах.

Ранее ученые нашли новый способ защиты клеток от старения.