• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
28.09.2023, 14:55
Дарья Сидельникова
16 321

Рыбы раскрыли причину изменения развития лица человека

❋ 3.9

Черепно-лицевые аномалии — одни из наиболее частых врожденных дефектов во всем мире. В качестве причин называют вещества в лекарствах, предметах домашнего обихода и окружающей среде. Как оказалось, они влияют на развитие эмбрионов рыбок данио-рерио. По словам ученых, это поможет понять, как происходит внутриутробное развитие черт лица человека.

Генетически модифицированный эмбрион рыбки. Обычно они прозрачные, но в этом случае костеобразующие клетки на лице излучают зеленую флуоресценцию / © University of Tokyo / Автор: Владимир Богданов

Черепно-лицевые аномалии составляют более трети всех врожденных дефектов. Более 700 нарушений связаны с черепно-лицевыми особенностями: в пример можно привести расщелину губы («заячья губа») и неба («волчья пасть»). Точная причина черепно-лицевых различий до конца не изучена, но исследователи полагают, что здесь могут быть задействованы несколько факторов: генетика, экология, образ жизни родителей, некоторые заболевания, лекарства или химические вещества. 

Последние два называют тератогенами. Это вещества, которые нарушают рост эмбриона или плода. Потенциальные тератогены обычно проверяют на грызунах и кроликах. Однако в последнее время растущее количество производимых химических веществ требует их анализа и оценки с высокой производительностью и большей точностью. Кроме того, исследователи ищут альтернативные методы, которые быстрее, дешевле и уменьшают необходимость тестирования на млекопитающих.

На помощь пришли рыбы данио-рерио. Их эмбрионы прозрачные, растут быстро, развиваются вне тела родителя, что делает их идеальными для изучения раннего развития. За последние 10 лет несколько исследовательских проектов показали, что рыбок можно эффективно использовать для проверки на наличие тератогенов. Однако точные механизмы, с помощью которых тератогены нарушают или изменяют типичное эмбриональное развитие, все еще изучаются.

Сейчас команда ученых Токийского университета сосредоточилась на конкретном генетическом маркере группы клеток, участвующих в черепно-лицевом развитии у млекопитающих и у рыб. Известно, что у людей они становятся частями носа и челюсти. Исследование опубликовано в журнале Toxicological Sciences.

Взрослых самцов и самок данио-рерио (через 4-10 месяцев после оплодотворения) помещали в резервуар для размножения с сепаратором ближе к вечеру за день до нереста. Утром сепаратор снимали, а нерест стимулировали при включении света. Оплодотворенные икринки собирали в течение одного часа после снятия сепаратора. Яйца инкубировали в среде E3 при 28 °C и подвергали воздействию тестируемых соединений через четыре часа после оплодотворения. Экспозиционную среду заменяли ежедневно, а образцы собирали на стадии пять-шесть сомитов до 96 часов после оплодотворения.

Ученые разработали серию трансгенных линий рыбок: sox10:EGFP, sox10:EGFP-CAAX и sox10:Dendra2, которые визуализируют клетки нервного гребня. В этих линиях флуоресценция разграничивает клетки краниального нервного гребня, которые мигрируют из нервной трубки по стереотипному пути, образуя первую глоточную дугу, и дифференцируются в черепно-лицевые хрящи, такие как решетчатая пластинка (небо рыбы), верхняя часть глоточной дуги и нижней челюсти. Они вводили трансгенным эмбрионам тератогены. 

«Мы манипулировали геномом эмбрионов рыбок данио-рерио и сделали костеобразующие клетки флуоресцентно видимыми в зеленом цвете. Затем мы обрабатывали их химическими веществами, которые, как известно, вызывают дефекты лица у новорожденных людей, и отслеживали траектории костеобразующих клеток на эмбриональных стадиях», — объяснили ученые.

Всего протестировали пять химических веществ: вальпроевую кислоту (используется для лечения неврологических и психических расстройств), варфарин (антикоагулянт), салициловую кислоту (применяется для лечения кожных заболеваний), кофеин и метотрексат (используется в химиотерапии). Как и ожидалось, все протестированные химические вещества вызвали различные степени черепно-лицевых аномалий через 96 часов после оплодотворения. Однако ученых удивил сам механизм действия и короткие сроки.

Черепно-лицевые аномалии, выявленные у обработанных тератогеном эмбрионов через 96 часов после оплодотворения / © Toxicological Sciences

«Клетки, образующие кости и хрящи в голове, называемые краниальными клетками нервного гребня, обычно перемещаются на большое расстояние от места, где они впервые сформировались в задней части шеи, к местам назначения, таким как челюсть или нос. Мы были удивлены тем, что независимо от того, как каждое химическое вещество действует на клетки на молекулярном уровне, нарушение миграции костеобразующих клеток на раннем этапе развития было ответственным за возникновение пороков развития лица для всех пяти химических веществ. Мы смогли увидеть признаки этого всего за 24 часа, когда эмбрионы рыб и млекопитающих имеют очень схожие морфологические и молекулярные характеристики», — отметили специалисты.

По их словам, результаты работы указывают на потенциальное существование общего механизма, с помощью которого тератогенные химические вещества ограничивают движение клеток нервного гребня на ранних стадиях развития эмбрионов, вызывая развитие лицевых различий. Предполагается, что различия, вызванные другими веществами, могут происходить по тому же механизму.

Ученые будут стремиться раскрыть молекулярный механизм, лежащий в основе нарушения миграции клеток, чтобы понять, почему различные химические вещества приводят к общим дефектам миграции клеток. Они также предложили рыбок данио-рерио в качестве модельного животного, на котором можно выявлять, насколько то или иное вещество опасно как межвидовой тератоген. Это упростит и родителям, и практикующим врачам понимание опасности, исходящей от тех или иных соединений.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
9 июля, 08:26
Полина Меньшова

Подобрать тип физической активности, который лучше всего подходит человеку, можно исходя из особенностей его характера. Психологи из Великобритании определили, что люди с разными чертами личности получают больше удовольствия от разных видов спорта.

11 июля, 17:47
Денис Яковлев

Международная команда ученых оценила связь между длительностью физической активности, ее интенсивностью, риском смерти от всех причин и вероятностью развития сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

11 июля, 10:30
ПНИПУ

В России от деменции страдает 1,5-1,8 миллиона человек. Распространенные формы — болезнь Альцгеймера, сосудистая, алкогольная деменции и так далее. Однако существует и малоизученная разновидность — деменция Пика. Она опасна тем, что поражает пациентов в относительно раннем возрасте, до 60 лет. Но из-за сложной диагностики и схожести симптомов с другими видами деменции часто остается не выявленной. Точных данных по России нет, так как заболевание редко фиксируется. Ученые Пермского Политеха и ПГМУ имени Вагнера провели морфологическое исследование мозга пациентки с симптомами деменции и подтвердили болезнь Пика. Это первое подобное исследование за 25 лет, которое поможет в диагностике и изучении заболевания.

8 июля, 09:23
Полина Меньшова

Принято считать, что люди с развитыми когнитивными способностями отличаются высокими моральными принципами. Ученые из Великобритании решили проверить этот тезис научными методами и пришли к противоположному выводу.

9 июля, 08:26
Полина Меньшова

Подобрать тип физической активности, который лучше всего подходит человеку, можно исходя из особенностей его характера. Психологи из Великобритании определили, что люди с разными чертами личности получают больше удовольствия от разных видов спорта.

9 июля, 12:05
Редакция Naked Science

В июне 2025 года ВК покинули 1,2 миллиона авторов контента. Это резкое ускорение их бегства в сравнении с предшествующими месяцами. Одновременно число авторов на других платформах растет, в результате по этому показателю соцсеть обогнал не только Telegram, но и запрещенный Instagram*. Причиной происходящего многие наблюдатели посчитали совокупность решений менеджмента компании за последние годы.

17 июня, 16:49
Адель Романова

Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.

25 июня, 15:19
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

2 июля, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно