С возрастом в женских яйцеклетках не накапливаются мутации в ДНК митохондрий – важных клеточных органелл

В современном обществе возраст деторождения неуклонно растет, и вместе с ним растет проблема генетических заболеваний. Так, риск рождения ребенка с синдромом Дауна (с «лишней» 21-й хромосомой) увеличивается примерно с 1/1000 в возрасте 30–40 лет до 1/60 после 42 лет. 

Речь идет о заболеваниях вследствие появления «новых» мутаций, что случается из-за сбоев при репликации (удвоении) молекулы ДНК. При этом вероятность исправления любых генетических «ошибок» системами репарации (ремонта) ДНК с возрастом падает из-за воздействия таких внешних факторов, как химические вещества или радиация. Мутации могут происходить как во время деления «обычных» соматических клеток, так и при образовании половых клеток с половинным набором хромосом: мужских сперматозоидов и женских яйцеклеток. 

При этом не все знают, что наследственный материал (ДНК) содержится не только в виде хромосом в клеточном ядре. Свой собственный геном имеют и митохондрии – клеточные органеллы, выполняющие множество функций, самая известная из которых –продукция энергоемких молекул АТФ. Геном митохондрий также подвержен мутациям, способным приводить к тяжелым заболеваниям, которые проявляются обычно в раннем возрасте (чаще всего поражается нервная система и мышцы). 

Митохондрии передаются ребенку только с материнской яйцеклеткой – большой клеткой с цитоплазмой, где и располагаются эти органеллы. Соответственно, митохондриальные заболевания также может передать только мать. Но хотя в некоторых исследованиях и была отмечена повышенная частота мутаций митохондриальной ДНК у детей, рожденных от женщин старшего возраста, реальных оценок изменения их частоты не было.

Чтобы закрыть этот пробел, ученые из Австрии, Италии и США определили последовательность митохондриальной ДНК из 80 яйцеклеток, а также крови и слюны 22 клиенток центра репродукции в возрасте от 20 до 42 лет. 

Результат оказался неожиданным. Как выяснилось, с возрастом частота новых мутаций в геноме митохондрий из образцов крови и слюны увеличивалась, однако в яйцеклетках практически не менялась. А те немногие мутации, которые в яйцеклетках все же были обнаружены, как правило, возникали в «некодирующих» участках митохондриальной ДНК, в которых «не записана» структура белка. 

Правда, и здесь не все так просто. Вышесказанное относится к мутациям с высокими аллельными частотами, т.е. к тем, которые чаще встречаются в популяции. Мутации с низкими аллельными частотами, т.е. редкие, оказались распределены по образцам более равномерно. 

Ученые делают вывод, что существует механизм, защищающий человеческие яйцеклетки от накопления митохондриальных мутаций с возрастом. По-видимому, в яйцеклетках действует частотно-зависимый очищающий отбор, когда, с одной стороны, особи с неблагоприятными признаками выбраковываются, с другой – низкочастотные мутации подвергаются меньшему давлению отбора, потому что они слишком редки, чтобы оказать большое влияние. 

Кстати, ранее исследователи обнаружили в яйцеклетках взрослых десятимесячных мышей примерно вдвое более высокие частоты митохондриальных мутаций, чем у мышей в месячном возрасте. А вот у макак-резусов этот показатель увеличивался только до девятилетнего возраста, что эквивалентно примерно 27 годам для человека. Яйцеклетки же более старых макак, как и у людей, сохраняли качество своей митохондриальной ДНК. Возможно, что у женщин, которые моложе участниц исследования, до какого-то возраста частоты таких мутаций также растут, но это предположение нуждается в проверке. 

Нужно добавить, что в подтверждении нуждаются все выводы этого исследования, так как они основаны на небольшой выборке, которая к тому же не охватывает весь женский репродуктивный период. Тем не менее уже сейчас эта информация может быть полезна женщинам старшего возраста, планирующим родить ребенка.

Фото: https://images.leadconnectorhq.com

Публикации по теме:

Папа, мама, мама и я

К «звездным вратам». От зачатия до рождения

Мужское бесплодие: Кто виноват, и Что делать?