Komórki płodu ukrywają się w ciele matki, ale co one robią?

Zjawisko to nazwane jest mikrochimeryzmem płodowym, nazwa nawiązująca do potwornej hybrydy lwa-kozy-węża z mitologii greckiej. Ludzkie chimery jednak nie są ani potworne, ani mityczne. Jak mój kolega po piórze Carl Zimmer napisał w 2013, “naukowcy odkrywają, że – co całkowicie zaskakuje – zawieramy genetyczne tłumy”. Bliźniaki potrafią pobrać wzajem swoje komórki przed urodzeniem. Może okazać się, że człowiek ma kilka genomów, bo powstał z dwóch odrębnych zapłodnionych jajeczek, które zlały się razem. A w latach 1970. naukowcy odkryli, że matki mogą mieć komórki swoich dzieci.

Te transfery zdarzają się w pierwszym trymestrze ciąży, kiedy łożysko podłącza się do krwioobiegu matki. Migrujące komórki są prawdopodobnie jakimś rodzajem komórek macierzystych: nie jest jeszcze ustalone, czy będą mięśniami, skórą, czy neuronami i mogą zamienić się w wiele rodzajów tkanek. W jaki rodzaj zamienią się, zależy prawdopodobnie od tego, gdzie wylądują. Jeśli usadowią się w piersi, mogą dać początek komórkom piersiowym. To może wyjaśnić dlaczego są tak długowieczne. Chociaż układ odpornościowy matki pozbywa się wielu z nich z organizmu, te, które przeniknęły do jej tkanek, mogą chować się tam przez lata, może dziesiątki lat, stając się prawdziwą częścią jej ciała.

Ale co, jeśli cokolwiek, robią te komórki?

U myszy komórki płodowe zbierają się przy ranach i uszkodzeniach i stymulują proces zaleczania; to może wyjaśnić, dlaczego znajduje się je także w zaleczonych bliznach po cesarskim cięciu u ludzkich matek. W piersiach, tarczycy, mózgu, sercu i skórze znajdowane są czasami częściej w rakowatych lub chorych tkankach, ale czasami występują częściej w zdrowych, normalnych tkankach. Równowaga między pomocą a szkodliwością zmienia się z badania do badania (a ponieważ wszystkie wyniki są korelacyjne, jest możliwe, że te komórki nie mają żadnego efektu). Ten obraz jednak, jakkolwiek dezorientujący i pełen sprzeczności, ma sens, kiedy patrzy się na niego przez soczewkę biologii ewolucyjnej.

„Matki i dzieci mają wspólne interesy, ale także potencjał do konfliktu, ponieważ nie mają całkowicie takich samych genomów – wyjaśnia Amy Boddy z Arizona State University.  – Dla matki może być optymalne inwestowanie zasobów w wiele dzieci, podczas gdy dla dziecka optymalne byłoby zmonopolizowanie zasobów”. Takie konflikty nie są umyślne ani wyrachowane. Rozgrywają się przez zmiany w poziomie hormonów, składzie mleka, płaczu, uśmiechach i napadach złości – i, być może, w mikrochimerycznych komórkach. W nowym artykule Boddy i jej współpracownicy argumentują, że takie komórki mogą dostarczyć dziecku sposobu na nieumyślne manipulowanie organizmem matki, tak, by czerpało z tego korzyści.

Niektóre z tych zmian, takie jak szybsze zaleczanie ran, są korzystne także dla matki. Inne mogą nie być korzystne. Na przykład, komórki płodowe mogą stymulować piersi do zwiększenia produkcji mleka, albo przez uwalnianie pewnych sygnałów chemicznych, albo przez przekształcanie samych komórek w gruczołach. Jest to dobre dla dziecka, ale może nie dla matki, ponieważ wytwarzanie mleka pochłania wiele energii – matki dosłownie rozpuszczają własne ciało, by je stworzyć. Jeśli zaś komórki płodowe zaczynają dzielić się w piersi zbyt szybko, mogą podnieść ryzyko raka.

Podobnie, tarczyca wytwarza hormony, które regulują temperaturę ciała. Jeśli komórki płodowe wnikają tam i zaczynają dzielić się, mogą podnieść temperaturę ciała matki w stopniu, który jest korzystny dla dziecka, ale także zabiera cenną energię. I podobnie jak w piersi, jeśli dzielą się niekontrolowanie, mogą podnieść ryzyko raka. Rzeczywiście, rak tarczycy jest jednym z tych typów raka, który jest częstszy u kobiet niż u mężczyzn, ale nie jest rakiem organów rozrodczych, jak jajniki lub piersi.

Te subtelne konflikty rozgrywały się przez setki milionów lat i matki mogły rozwinąć środki zaradcze. Na przykład, tkanka piersi może nieco zahamować laktację w oczekiwaniu, że nadchodzące komórki płodowe zwiększą ją. „Być może, w piersiach potrzebna jest pewna ilość komórek mikrochimerycznych, by było dosyć mleka – mówi Athena Aktipis, współautorka artykułu. – To są spekulacje, ale wyłaniają się one z przyjęcia tej ramy ewolucyjnej”.  

Chodzi o to, że oczekujesz, iż komórki płodowe zarówno pomogą, jak zaszkodzą matce, zależnie od okoliczności. “Jest to gra akcji i reakcji, w której system płodowy próbuje zrobić więcej, a system matczyny próbuje nie poddać się każdemu kaprysowi” – mówi Boddy.

Zespół rozmyśla teraz nad sposobami sprawdzenia tej hipotezy. Nie będzie to łatwe, szczególnie dlatego, że sposoby, na jakie naukowcy obecnie testują obecność mikrochimer płodowych są dość prymitywne. Najpowszechniejszą metodą jest szukanie DNA z chromosomu Y w ciałach ciężarnych kobiet. Oczywiście, nie wykrywa to komórek z żeńskich płodów. Nie wykrywa nawet porządnie komórek z męskich płodów, ponieważ chromosom Y jest najmniejszym z chromosomów i najłatwiej gubi się.

Większość badań była także stosunkowo mało ambitna. Po prostu pytali: czy te komórki są tutaj, czy nie? Czy jest ich więcej w zdrowych tkankach, czy w chorych? Jest to rozsądny początek, ale jeśli jest ich więcej w chorych tkankach, co to znaczy? Czy powodują chorobę? Czy też po prostu gromadzą się przy zapalonych lub rakowych tkankach – lub też ranach – ponieważ więcej krwi płynie do takich miejsc?

“Zamiast szukania, czy są tam, czy ich nie ma, powinniśmy spróbować zrozumieć, co właściwie robią” – mówi Melissa Wilson Sayres, jedna z współautorek nowego artykułu. Oznacza to zebranie komórek płodowych i zsekwencjonowanie ich, żeby zrozumieć, które geny aktywują w różnych częściach ciała. Zespół może następnie sprawdzić, czy te wzory odpowiadają cechom u matki, takim jak temperatura ciała lub jakość mleka. „Mamy nadzieję, że wiosną urządzimy warsztat, do którego sprowadzimy eksperymentatorów i klinicystów, zrobimy burzę mózgów wokół kilku dających się przetestować hipotez i zdecydujemy, które z nich są najważniejsze z perspektywy klinicznej” – dodaje Sayres. 

A potem jest kwestia komórek, które podróżują w odwrotnym kierunku – od matki do płodu. Co robią w swoim nowym domu? Te szlaki mogą być jeszcze bardziej skomplikowane. Jest możliwe, że komórki z jednego płodu mogą zawędrować do matki, ukryć się, a potem przejść do rodzeństwa z późniejszej ciąży. „W pewnym momencie spróbowaliśmy narysować drzewo rodowe i zrozumieć, dokąd te wszystkie komórki mikrochimeryczne mogły iść – mówi Aktipis. – Zrobił się prawdziwy bałagan”.

Źródło: Boddy, Fortunato, Sayres, Aktipis. 2015. Fetal microchimerism and maternal health: A review and evolutionary analysis of cooperation and conflict beyond the womb. BioEssays. Http://dx.doi.org/10.1002

Foetal cells hide out in mums body, but what do they do

Not Exactly Rocket Science, 7 września 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska

Ed Yong 

Mieszka w Londynie i pracuje w Cancer Research UK. Jego blog „Not Exactly Rocket Science” jest próbą zainteresowania nauką szerszej rzeszy czytelników poprzez unikanie żargonu i przystępną prezentację.