Три органа в одном? Ученые разгадывают загадочную роль желточного мешка человека

Подобно цыплятам, утконосам и другим животным, вылупляющимся из яиц, у вас был желточный мешок, когда вы были эмбрионом. Для многих позвоночных этот мешок выполняет несколько функций развития, в том числе удерживает желток, богатую питательными веществами жидкость, которая помогает питать эмбрион.


Однако функция желточного мешка человека неясна. Он не содержит желтка и сокращается во втором триместре беременности — вместо этого плацента обеспечивает ключевой путь для кормления потомства. Исследование, проведенное недавно, показывает, что человеческий желточный мешок заменяет такие органы, как печень и почки, которые возникают позже в развитии. Полученные результаты могут помочь исследователям создать лучшие имитаторы эмбрионов в лаборатории и разработать новые способы культивирования иммунных клеток для лечения заболеваний.


 — биолог развития Энтони Картер из Университета Южной Дании.

Хотя у большинства млекопитающих желточный мешок никогда не вырабатывает одноименное вещество, он не является рудиментарным. У мышей желточный мешок производит первые клетки крови эмбриона и передает питательные молекулы, вырабатываемые маткой. А в некоторых тканях взрослых грызунов иммунные клетки, известные как макрофаги, произошли от клеток желточного мешка, а не от клеток костного мозга, дающих начало большинству макрофагов.

Но исследователи не смогли точно определить, выполняет ли желточный мешок аналогичную или другую роль у человеческих эмбрионов, отчасти потому, что им трудно получить соответствующие образцы тканей, полученные от эмбрионов, пожертвованных после абортов.


— Сара Тейхманн, иммунолог из Института Велкома Сангера и соавтор новой статьи.

Чтобы глубже изучить возможности этой структуры, Тейхманн вместе с иммуногеномистом Wellcome Музлифой Ханиффой и его коллегами получили образцы ткани желточного мешка человека из биобанка. Образцы были получены от эмбрионов возрастом от 4 до 8 недель. Затем исследователи профилировали активность генов в тканях, стремясь определить, какие клетки присутствовали и что они делали.

Данные подтвердили, что человеческий эмбрион также производит свои первые клетки крови в желточном мешке. Команда сообщает, что всего через 4 недели после зачатия в структуре появились кроветворные стволовые клетки, макрофаги и другие виды клеток системы кровообращения. По мере развития желточный мешок передает эту работу формирующейся печени, которая затем передает ее костному мозгу, месту рождения клеток крови у взрослых.

Исследование показывает, что желточный мешок человека, как и у других видов, выполняет несколько задач одновременно. Он также содержит белки для расщепления вредных токсинов и вырабатывает белки, необходимые для свертывания крови, что является ключевой способностью раннего эмбриона. Несколько ферментов в организме человека принимают участие в метаболизме липидов и сахаров. Это открытие означает, что, несмотря на отсутствие желтка, мешок все же обеспечивает питание.


 — Сара Тейхманн.

Чем больше ученые искали, тем больше возможных функций они находили. Почки взрослых вырабатывают эритропоэтин, гормон, который стимулирует образование новых эритроцитов, а желточный мешок, по-видимому, является источником этого вещества для ранних эмбрионов. По убеждению Картера, формирование эритроцитов очень важно во время развития.

Команда также обнаружила, что желточный мешок использует неожиданный путь для производства макрофагов. Когда одна из этих иммунных клеток созревает, она обычно проходит промежуточную стадию, известную как моноцит, но макрофаги желточного мешка обходят этот этап. Авторы говорят, что изучение того, как воспроизвести этот путь в лабораторных чашках, может упростить выращивание клеток макрофагов в культуре, что может помочь исследователям, которые пытаются использовать клетки для лечения рака и восстановления поврежденных тканей. Ученые также проверили, присутствуют ли макрофаги, происходящие из желточного мешка, во взрослых тканях, как у мышей. Предварительные выводы намекают, что да.


— Музлифа Ханиффа.

Исследователи создали эмбрионоподобные скопления клеток для исследования раннего развития, и результаты исследования могут помочь ученым сделать эти смоделированные эмбрионы более реалистичными. Одна из проблем использования таких имитаторов заключается в том, что они перестают развиваться на ранних стадиях, но наличие желточного мешка может позволить им развиваться дальше.

Пока неизвестно, выполняет ли желточный мешок человека другие задачи — например, у некоторых видов он переносит материнские антитела к эмбрионам.