Анатомия мужских половых органов — сложный танец ген и гормонов

02.07.2020

Научная работа, опубликованная в журнале PLOS Genetics, объясняет, как гены и гормоны взаимодействуют друг с другом в процессе развития репродуктивной системы. Определенные отклонения в этом процессе могут привести к врожденным патологиям. Наиболее распространенные из них — крипторхизм или неопущение яичек в мошонку, а также гипоспадия — аномальное расположение мочеиспускательного канала.

Новорожденный мальчик

Урогенитальные аномалии часто требуют оперативного лечения, например, коррекция гипоспадии возможна только хирургическим путем. Причины развития патологий могут быть связаны с эндокринными нарушениями, которые вызваны загрязнением окружающей среды. Ученые обеспокоены, что количество таких случаев растет, особенно в развитых странах.

В течение нескольких лет специалисты из Висконсинского университета в Мадисоне (США) изучали, как ген GLI3 координирует точное время развития мужских репродуктивных органов. В исследованиях на мышах было обнаружено, что этот ген способствует росту единственных клеток, которые производят мужские гормоны у плода. Без достаточного количества этих клеток развитие идет неправильно.

Ген GLI3 является частью генного или сигнального пути Хэджхог, и мутации в этом гене связаны с нарушениями репродуктивного тракта у людей. Чтобы понять, как работает GLI3, ученые изучили мышей-мутантов, у которых были схожие дефекты с человеческими генными мутациями — задержка в опускании яичек в мошонку, а также гипоспадия — аномальное расположение уретры.

В целом у мужского плода должны сформироваться, а затем опуститься в мошонку яички, развиться наружные половые органы, а также внутренние органы, в частности, предстательная железа. Большая часть этого процесса контролируется генетическим (сигнальным) путем Хэджхог и гормонами. Два самых важных гормона — это тестостерон и INSL3.

Подозревая проблему с гормонопродуцирующими клетками Лейдига, ученые изучили яички грызунов. Хотя у мышей-мутантов на вид были типичные гонады, в их семенниках было меньше клеток Лейдига, и они становились слабее по мере развития эмбриона. Таким образом, клетки не сохраняли идентичность, и утрачивали свою функцию. Со временем яички не увеличивали синтез андрогенов, который необходим для того, чтобы развитие органов шло правильным путем.

Исследователи пришли к выводу, что путь Хэджхог через ген GLI3 стимулирует образование клеток Лейдига, которые производят гормоны, необходимые для развития мужских половых органов. И эти гормоны продолжают усиливать путь Хэджхог, который жизненно важен для развития простаты и полового члена. Большинство дефектов у мышей-мутантов можно объяснить дисфункциональными клетками Лейдига.

Лечение мышей тестостероном было недостаточно для исправления дефектов. Но когда исследователи повторно внедрили немутантный ген GLI3 в мутантные семенники в культуре, они смогли восстановить выработку генов, необходимых для продукции тестостерона.

Таким образом, ученые открыли сложный танец между генами и гормонами. Любая ошибка в этом вальсе может привести к катастрофе. В частности, экологические факторы могут оказать разрушительное воздействие на сигнальный путь Хэджхог. Когда они объединяются с генетической мутацией, одни люди могут стать более восприимчивыми к нарушениям развития, чем других.

Источники:

  • Kothandapani A, Lewis SR, Noel JL, Zacharski A, Krellwitz K, Baines A, et al. (2020) GLI3 resides at the intersection of hedgehog and androgen action to promote male sex differentiation. PLoS Genet 16(6): e1008810. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008810

Читайте также:

  • Случаи гипоспадии имеют тенденцию к росту во всем мире Читать...