Если развитие кровеносных сосудов в плаценте нарушено, может возникнуть задержка роста плода. Ученые из Немецкого центра исследований рака (DKFZ) и медицинского факультета Мангейма Гейдельбергского университета обнаружили, что правильное развитие функционирующих кровеносных сосудов в мышиной плаценте контролируется эпигенетически: за это отвечает один из ферментов, которые изменяют активность генов с помощью метильных групп. Исследователи также наблюдали связь с дефицитом этой «метилтрансферазы» при известном осложнении беременности.

Статья опубликована в журнале Developmental Cell .

У всех млекопитающих женского пола, включая человека, растущий в матке плод снабжается через плаценту. Через этот временный орган плод соединяется с кровотоком матери, получая питательные вещества и кислород и выделяя отходы.

При плацентарной недостаточности плацента не снабжается достаточным количеством крови и обмен веществ между плацентой и плодом не функционирует должным образом. Это ставит под угрозу снабжение плода. Как правило, причиной этого является нарушение развития кровеносных сосудов плаценты.

Специалист по сосудистым заболеваниям Хельмут Августин из DKFZ и медицинского факультета Мангеймского университета Гейдельберга хорошо осведомлен об огромной важности развития кровеносных сосудов во время беременности, заявляя: «Аномальный рост плацентарных кровеносных сосудов является основной причиной задержки роста плода». Чтобы лучше понять, как могут возникать такие пороки развития, Августин и его команда исследовали кровеносные сосуды мышиной плаценты на уровне отдельных клеток.

Исследователи сосредоточились на эндотелиальных клетках , которые выстилают внутреннюю часть кровеносных сосудов и играют решающую роль в формировании новых кровеносных сосудов. Их внимание было сосредоточено на эндотелиальных клетках из области плаценты мыши, которая соответствует хорионическим ворсинам у людей.

Команда обнаружила, что в нормально сформированной плаценте активность некоторых критических генов в эндотелиальных клетках снижается от материнской к плодной стороне. Эта зональность происходит в зависимости от силы кровотока.

В чем причина этого? Эпигенетические механизмы, такие как метилирование ДНК, отвечают за более сильную или слабую экспрессию генов в клетке. Поэтому исследователи проанализировали ферменты, ответственные за метилирование ДНК, так называемые ДНК-метилтрансферазы. При этом ДНК-метилтрансфераза DNMT3A оказалась в основном ответственной за метилирование эндотелия плаценты плода.

Когда DNMT3A был генетически выключен в эндотелиальных клетках мышей, метилирование ДНК снижалось, и пространственная зональность экспрессии эндотелиальных генов терялась. Развитие плацентарной сосудистой сети, которая имеет решающее значение для плода, было нарушено. Это приводило к замедлению роста, которое было заметно и после рождения.

Чтобы выяснить, коррелируют ли эти результаты, полученные на мышах, с результатами, полученными на беременных женщинах , команда Августина прочесала базы данных генов: они сравнили ранее опубликованные данные о последовательности РНК отдельных клеток эндотелиальных клеток в здоровых плацентах с плацентами женщин, страдающих преэклампсией. Это осложнение может вызвать нарушения роста у ребенка, поскольку он больше не снабжается должным образом через плаценту . Как и ожидалось на основе результатов, полученных на мышах, в плацентарном эндотелии пациенток с преэклампсией наблюдалась сниженная экспрессия DNMT3A.

«Сочетание убедительных данных, полученных на мышах, с соответствующими данными пациентов позволяет предположить, что DNMT3A играет решающую роль в здоровом развитии плацентарных сосудов и что дефицит этого фермента может в значительной степени способствовать развитию плацентарной недостаточности», — объясняет Стефани Герс, первый автор публикации.

«Лучшее понимание глубинных механизмов, приводящих к плацентарной недостаточности, формирует основу для будущих подходов к лучшему пониманию нарушений беременности и, возможно, более целенаправленному их лечению».