Исследователи из Института Фрэнсиса Крика показалиИсследование показало, что гонадотрофы — клетки гипофиза, ответственные за половое созревание и репродукцию, формируются из двух различных групп клеток. Большая часть гонадотрофов образуется после рождения, а не в эмбриональном периоде, как считалось раньше. Улучшенное понимание развития этих важных клеток может способствовать лечению расстройств, влияющих на половое созревание и фертильность.
В гипофизе, железе в середине головы, связанном с мозгом, выделяются гормоны, стимулирующие созревание яичников или яичек для производства яйцеклеток или сперматозоидов. Гонадотрофы формируются у эмбриона и увеличиваются после рождения.
Группа учёных из Крика обнаружила в гипофизе клетки, которые могут самовоспроизводиться и дифференцироваться в разные типы клеток данной ткани.
У них не имелось явной задачи, но при определённых обстоятельствах возможно было трансформироваться в различные типы гормональных клеток. В данном исследовании, опубликованном в журнале Nature CommunicationsУченые обнаружили, что эти стволовые клетки формируют основную часть гонадотрофов после рождения. Для этого исследователи генетически маркировали и отслеживали потомков стволовых клеток во время развития различных типов клеток в гипофизе у мышей.
Исследуя маркеры с рождения и до года, команда обнаружила, что часть стволовых клеток преимущественно дифференцируется в гонадотрофы, а не в другие типы клеток гипофиза. Этот процесс начался после рождения и продолжался до полового созревания, которое у мышей называют «минипубертатным» периодом.
Исследователи обнаружили, что две группы располагаются в различных частях гипофиза: эмбриональные гонадотрофы сохраняются на месте до конца жизни, тогда как популяция, происходящая из стволовых клеток, распространяется по всей железе после рождения.
Команда стремилась выяснить, что провоцирует превращение стволовых клеток в гонадотрофы. Учёные доказали, что подобный сигнал должен быть внутренним, поскольку выделившиеся из организма стволовые клетки могли разрастаться во многие типы клеток гипофиза, а не почти исключительно в гонадотрофы, как наблюдалось у молодого животного.
Вначале ученые заблокировали гормон, вырабатываемый в головном мозге под названием гонадотрофин-рилизинг-гормон (GnRH), который стимулирует гонадотрофы выделять гормоны. Это уменьшило размеры яичников и яичек, но не остановило превращение стволовых клеток в гонадотрофы, что означает GnRH не является сигналом, стимулирующим их развитие. Подобным образом удаление половых гормонов, таких как тестостерон, путем введения мышам химических блокаторов или удаления яичников и семенников, не дало никакого влияния.
Так как GnRH и половые гормоны не участвовали в образовании гонадотрофов, исследователи решили, что для правильного развития гонадотрофов в нужный момент важное значение имеет физиологическое состояние, например, рождение.
У людей с редким генетическим заболеванием, называемым врожденным гипогонадотропным гипогонадизмом, отсутствует выработка GnRH. Это нарушает стимуляцию гонадотрофов к производству гормонов, запускающих половое созревание, и влечет за собой отсутствие или неполное половое развитие.
Как и мыши, люди проходят минипубертат: всплеск активности гипофиза наступает сразу после рождения и длится от нескольких месяцев до нескольких лет. Учёные полагают, что у людей могут быть те же две субпопуляции гонадотрофов, что позволяет предположить выработку гонадотрофов в основном в период минипубертата.
В раннем возрасте возможно выявлять заболевания, такие как синдром Шерешевского-Тернера, и контролировать правильное развитие гормонов половой системы. Раннее обнаружение проблем позволяет избежать нарушений полового созревания в будущем.
Карин Риццоти, главный научный сотрудник лаборатории биологии стволовых клеток и генетики развития в Крике, заявила: «Об этой популяции стволовых клеток в гипофизе знали давно, но для понимания их важности требовались соответствующие инструменты. Вместо прежней идеи о едином происхождении всех гонадотрофов выявили две волны генерации — до и после рождения».
Автор статьи Дэниел Шеридан отметил: «Наше открытие о том, что гонадотрофы в основном вырабатываются после рождения, очень важно, поскольку это открывает возможности вмешательства, которые были бы сложнее реализовать, если бы эти гормоны производились преимущественно в эмбриональном периоде. Нам еще предстоит выяснить, что стимулирует стволовые клетки к превращению в гонадотрофы, что могло бы помочь понять механизмы лечения заболеваний, влияющих на половое созревание».
Зная о существовании двух групп гонадотрофов, можно определить, какая поражается при заболеваниях, вызывающих задержку или отсутствие полового созревания. Следующим этапом станет изучение роли каждой группы у мышей с подобными нарушениями полового созревания.
[Фото: Sheridan, D. et al. (2025). Nature Communication]