剑桥大学的科学家们发现了一个关键信号，胎儿利用这个信号来控制从胎盘获取的营养供应，揭示了来自父亲和母亲的基因之间的一场拉锯战。这项在老鼠身上进行的研究可能有助于解释为什么有些婴儿在子宫内生长不良。随着胎儿的成长，它需要向母亲传达其对食物需求的增加。它通过胎盘中的血管获得营养，胎盘是一个包含婴儿和母亲细胞的特殊器官。10%到15%的婴儿在子宫内生长不良，通常表现为胎盘血管生长减少。
在人类中，这些血管在中晚期妊娠期间大幅扩张，到足月时总长度约为320公里。在一项今天发表在《发育细胞》上的研究中，剑桥大学领导的一个团队使用基因工程老鼠展示了胎儿如何产生一个信号来促进胎盘内血管的生长。这个信号还会导致胎盘其他细胞的改变，以便更多来自母亲的养分能够传递给胎儿。
论文的第一作者Ionel Sandovici博士说：“随着胎儿在子宫内的成长，它需要从母亲那里获取食物，胎盘中的健康血管对于帮助它获得所需的营养量至关重要。我们已经确定了一种胎儿用来与胎盘沟通以促进这些血管正确扩张的方式。当这种沟通中断时，血管不能正常发育，婴儿将难以获得所需的所有食物。”团队发现，胎儿发送一个称为IGF2的信号，通过脐带到达胎盘。
在人类中，脐带中的IGF2水平在29周妊娠和足月之间逐渐增加：过多的IGF2与过度生长有关，而IGF2不足则与生长不足有关。过大或过小的婴儿更有可能在出生时遭受甚至死亡，并更有可能在中年时发展糖尿病和心脏问题。Sandovici博士补充说：“我们早就知道IGF2促进了其产生器官的生长。
在这项研究中，我们已经表明IGF2也像一种经典的激素一样起作用——它由胎儿产生，进入胎儿血液，通过脐带到达胎盘，并在那里发挥作用。”特别有趣的是他们的发现揭示了子宫中正在进行的争夺战。在老鼠中，胎盘血管对IGF2的反应是由另一种称为IGF2R的蛋白质介导的。产生IGF2和IGF2R的两个基因是‘印记’的——一个过程，通过该过程基因上的分子开关识别其父母的来源并可以打开或关闭基因。
在这种情况下，只有从父亲那里继承的igf2基因拷贝是活跃的，而只有从母亲那里继承的igf2r拷贝是活跃的。首席作者Miguel Constância博士说：“关于印记基因的一个理论是，父系表达的基因是贪婪和自私的。他们想要从母亲那里尽可能多地提取资源。但母系表达的基因作为反制措施来平衡这些需求。
”“在我们的研究中，父亲的基因推动了胎儿对更大血管和更多营养的需求，而胎盘中的母亲基因试图控制她提供的营养量。正在进行一场拉锯战，一场在基因水平上的性别之战。”团队表示，他们的发现将有助于更好地理解胎儿、胎盘和母亲在怀孕期间的相互沟通。这反过来可能导致测量胎儿中IGF2水平的方法，并找到使用药物来正常化这些水平或促进胎盘血管正常发育的方法。
研究人员使用老鼠，因为可以操纵它们的基因来模拟不同的发育条件。这使他们能够详细研究不同的机制。老鼠的生理学和生物学与人类有许多相似之处，使得研究人员能够模拟人类妊娠，以便更好地理解它。