Um Variablen zu untersuchen, die den Mutterschaftserfolg bei Nutztieren gefährden können, verwendeten Wissenschaftler des College of São Paulo (USP) in Brasilien eine Art Chip, der der Atmosphäre des Endometriums ähnelt, den Zellen, die die Gebärmutter auskleiden.
Die Forschungsstudie wurde von dem Biologen Tiago Henrique Camara de Bem, einem Postdoktoranden am College of São Paulo's College of Pet Scientific Research and Food Design (FZEA-USP), in Zusammenarbeit mit 4 Wissenschaftlern des College of Leeds in der VEREINIGTES KÖNIGREICH. Ihre Suche nach wird in einem Beitrag in der Zeitschrift berichtet Endokrinologie.
Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf die Untersuchung von Veränderungen des Insulin- und Zuckergehalts in den Epithel- und Stromazellen der Mutter sowie auf mögliche Auswirkungen auf das erste Wachstum der Mutterschaft. Epithelzellen sind eine der am weitesten außen liegenden Zellen des Endometriums. Sie verwenden eine Schnittstelle mit dem Lumen und bleiben auch mit dem Embryo in direkter Verbindung. Stromazellen befinden sich mehr im Inneren und dienen als Hilfszellen, die die Entwicklung, das Wachstum und die Unterscheidung von Epithelzellen steuern, um nur einige Merkmale zu nennen.
Das Team entdeckte, dass ein hoher Zuckergehalt 21 Protein-kodierende Genetik in Epithelzellen und auch 191 in Stromazellen veränderte, zusätzlich zu messbaren Veränderungen im gesunden Proteinsekretom (gesunde Proteine, die im Gesellschaftswerkzeug produziert werden, das in diesem Fall dem Endometriumflüssigkeit). „Als wir die Menge an Zucker und auch Insulin im Gesellschaftswerkzeug veränderten, indem wir die Zellen betonten, hatten wir die Möglichkeit, die Genetik ein- oder auszuschalten, um festzustellen, ob sie enthüllt wurden oder nicht“, sagte Camara de Bem.
Anpassungen der Insulinwerte veränderten die messbare Sekretion von 196 gesunden Proteinen, führten jedoch zu einer minimalen Veränderung der genetischen Transkription. „Die wesentliche Variable könnte die gesunde Proteinstruktur der Gebärmutterflüssigkeit sein, in der diese Zellen bis in den Embryo gesundes Protein produzieren“, beschrieb er. „Wir entdeckten, dass dieses Team gesunder Proteine mit Signalwegen verbunden ist, die eine wesentliche Funktion für den sehr frühen Mutterschaftserfolg bei Nutztieren spielen, und zwar mit der Stoffwechselrate, der mobilen Matrix und auch verschiedenen anderen Variablen. All diese Untersuchungen beweisen ein Gerät, bei dem der Zucker der Mutter und auch Insulinmodifikationen die Uterusleistung beeinflussen können.“
Camara de Bem wurde von FAPESP mit einem Postdoc-Stipendium für eine am Molecular Morphophysiology and Growth Lab durchgeführte Aufgabe unter der Leitung von Lehrer Flávio Vieira Meirelles sowie einem Stipendium für ein Forschungsstipendium im Ausland (BEPE) unterstützt.
Spannung
Laut Camara de Bem ist Brasilien weltweit führend in der Herstellung von Rinderembryonen, hat jedoch einen hohen Preis für Abgangsmütter. „Ein großer Prozentsatz unserer Embryonen entsteht durch künstliche Befruchtung. Eizellen werden gesammelt, entwickelt, gefüttert, kultiviert und auch in integrierte Empfänger transportiert. 40% der Mutterschaften werden in der 4. oder 3. Woche abgeworfen“, sagte er und erinnerte sich daran, dass eine Mutterschaft bei Rindern wie bei Menschen etwa 9 Monate dauert.
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Der Fortpflanzungserfolg hängt von einer Vielzahl von Problemen ab. „Mutterschaft ist eine Kommunikation zwischen der Mutter und dem Embryo, die sich im Mutterleib etabliert“, sagte Camara de Bem. „Es kommt zu einem Cross-Talk zwischen den Zellen des Embryos und auch der Zellen der Mutter. Dieses Zusammenspiel wird durch zahlreiche Verfahren beeinflusst. Ein Mutterschaftsverlust kann eintreten, wenn die Interaktion nicht stimmt – wenn der Embryo seine Sichtbarkeit nicht signalisieren kann oder die Mutter den sich etablierenden Embryo nicht identifiziert.“
Spannungen aufgrund ökologischer oder ernährungsbedingter Probleme und sogar des Herstellungsverfahrens selbst können zu Instabilität in der Mutter-Embryo-Interaktion führen und auch die Mutterschaft unterbrechen, fuhr er fort. Bei Nutztieren stellt die Mutterschaft bei Hochleistungsmilchkühen das größte Problem dar, wobei die erste postpartale Dauer häufig metabolische Anspannungen aufgrund eines ungünstigen Kräftegleichgewichts in der Mutter beinhaltet.
„Zucker zum Beispiel ist ein grundlegendes Substrat für den Zellstoffwechsel“, sagte Camara de Bem. „Zellen benötigen Zucker, um ihre Funktionen zu erfüllen. Stillende Kühe nehmen ein metabolisches Hindernis in Kauf, um Milch zu erzeugen. Da sie die grundlegenden Eigenschaften des Mikroorganismus sowie alle bei der Milchherstellung enthaltenen Eigenschaften beibehalten müssen, nehmen sie viel Kraft auf. Der Stoffwechselzustand der Mama beeinflusst die Erholung erheblich. Unser Schwerpunkt liegt darauf, die Variablen zu verstehen, die metabolische Spannungen in der Atmosphäre erzeugen, die den Embryo erhält.“
Endometrium auf einem Chip
Camara de Bem betonte, dass die Forschungsstudie in Zusammenarbeit mit dem Team um Niamh Forde, Lehrerin am College of Leeds Medical College und letzte Autorin des kurzen Artikels, durchgeführt wurde. »Sie prüft die Mutterschaftsanerkennung der Mutter bei Nutztieren. Ich möchte die Signale untersuchen, die der Embryo an die Mama sendet. Wir gingen davon aus, dass es sicherlich eine großartige Partnerschaft sein würde, und hatten auch dieses Konzept, ein 'Endometrium auf einem Chip' zu etablieren, das für die vielzellige Gesellschaft genutzt werden kann, dh mehr als eine Zellsorte aus der Gebärmutterschleimhaut ausdehnen“, sagte er.
Der Chip sieht aus wie ein histologischer Objektträger, abgesehen davon, dass er direkt in Kammern unterteilt ist – Bereiche, in die die Forscher 2 Zellsorten ausgesät haben. Die Trennwände bestehen aus einer durchlässigen Membranschicht, die den Austausch von Informationen zwischen den beiden in den verschiedenen Kammern kultivierten Zellarten ermöglicht, jedoch keinen Wechsel der Zellarten erlaubt. Das Werkzeug kann ein Business-Chip berücksichtigt werden, der angepasst ist, um ein Endometrium zu replizieren.
„Epithelzellen wurden in die obere Kammer gesät, Stromazellen in die reduzierte“, erklärte Camara de Bem. „Beide Zellarten sind im Endometrium reichlich vorhanden. Das Gesellschaftswerkzeug der obersten Kammer wurde mit Variablen angereichert, die von den Epithelzellen erzeugt und auch produziert werden, was für das Endometriumsekretom steht.“
Der Chip ermöglichte es den Forschern, den Zellen häufig ein Gesellschaftswerkzeug einzuflößen. „Wir kultivierten die Zellen 3 Tage lang und infundierten das Werkzeug während [ein Mikroliter pro Minute für 72 Stunden] mit 3 verschiedenen Zuckerkonzentrationen oder 2 verschiedenen Insulinkonzentrationen“, sagte er. „Die Nährstoffe wurden wirklich nach und nach bereitgestellt, in einem Kreislauf, der die allerbeste Werkzeugphysiologie nachahmte. Dies stellte sicher, dass die Zellen während des gesamten Experiments den gleichen Grad an Zucker und auch Insulin aufwiesen.“
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Future
Die Technik war genial und wurde auch noch nie zuvor verwendet, um dem Rinderendometrium zu ähneln. Die traditionelle Zellgesellschaft ist ebenso grundlegend, um alle Endometriumprobleme zu replizieren. „Das Endometrium ist dreidimensional, mit einer Reihe von Drüsen und Zellen, die Variablen und auch Nährstoffe erzeugen, um die Mutterschaft zu erhalten“, erinnerte sich Camara de Bem. „Die Gesellschaft der künstlichen Befruchtung von Embryonen, die die typische Technik verwendet, ist fixiert und beinhaltet auch, dass eine Einzelzelle in eine Umgebung eindringt, die nicht die Pracht des Haustiermikroorganismus widerspiegelt. Sie können Zellen erweitern, Embryonen auf einen Empfänger übertragen und auch gesunde und ausgewogene Haustiere erzeugen, aber wir haben uns vorgenommen, das Verfahren so nachzustellen, dass es der physischen Wahrheit so nahe wie möglich kommt.“
Camara de Bem dachte daran, dass seine Kollegen am College of Leeds verschiedene andere Arten von Chips für das Einsetzen von Embryonen herstellen. „Der Ansatz eröffnet eine Fülle von Chancen, und wir wollen auch in Zukunft die Möglichkeit haben, Zellen und auch Embryonen miteinander zu vereinen, um genau zu lernen, was bei Veränderungen im Werkzeug und auch im Zusammenspiel mit den Mutterzellen passiert.“ . Dies ist eine Öffnung für noch mehr genutzte Forschungsstudien“, sagte er.
Die Arbeit des Teams liefert ebenfalls eine mögliche Version für die Forschungsstudie zur Mutterschaft bei Lebewesen, die aus Menschen bestehen. „Mit Ausnahme nichtmenschlicher Primaten sind Computermäuse die Hauptversion für die Erforschung des Menschen. Die Plazentaentwicklung bei Computermäusen ist mit dem Verfahren beim Menschen am ehesten vergleichbar. Auf der anderen Seite haben Computermäuse im Gegensatz zu uns mehrere Spawns. Bei Nutztieren ist die Plazentation wirklich anders als beim Menschen, jedoch ist die Tragzeit vergleichbar und auch Kühe haben nur einen Laich pro Mutterschaft. Aufgrund der Unterschiede zwischen den Typen wird es sicherlich nie eine perfekte Version geben, aber dies kann eine andere Version sein“, sagte er.