Мозг и яички: больше сходства, чем считалось ранее?

Несмотря на явно несхожие функции и очевидные структурные и морфологические различия между мозгом и семенниками человека, в последние четыре десятилетия становится все более очевидным, что эти ткани имеют ряд общих черт.

Анализ экспрессии генов показал, что мозг и семенники человека среди всех органов тела имеют наибольшее число общих генов. Была обнаружена положительная корреляцию между общим интеллектом и тремя ключевыми показателями качества спермы: концентрацией, количеством и подвижностью сперматозоидов.

Краткое описание клеточной организации мозга и семенников человека

Мозг и семенники человека состоят из различных типов клеток, которые взаимодействуют между собой для поддержания целостности и функционирования тканей. Мозг человека представляет собой сложную и организованную ткань, состоящую в основном из нейронов и вспомогательных клеток – глии. Нейроны – наиболее важные клетки мозга, отвечающие за передачу информации. Для поддержания своей функции клетки глии находятся в тесной взаимосвязи с нейронами. В мозге человека существует четыре различных типа глии: астроциты, олигодендроциты, микроглия и эпендимальные клетки, каждый из которых необходим для поддержания функции мозга.

Аналогичным образом яичко представляет собой хорошо организованную ткань, состоящую из семявыносящих канальцев, в которых развивающиеся половые клетки и клетки Сертоли находятся в тесном взаимодействии. Рядом с семенными канальцами и вблизи кровеносных сосудов расположены клетки Лейдига, которые вырабатывают и выделяют тестостерон в кровеносные сосуды.

Мозг и семенники человека являются высокоэнергоемкими тканями, в которых осуществляются такие энергозатратные процессы, как когнитивные функции и сперматогенез, соответственно. Для обеспечения этих энергетических потребностей в обеих тканях четко прослеживается метаболическая кооперация между различными типами клеток. В головном мозге астроциты вырабатывают лактат как продукт гликогена, который транспортируется к нейронам, использующим его в качестве предпочтительного источника энергии для поддержания синаптической активности. Таким образом, метаболические процессы в нейронах в значительной степени зависят от активности астроцитов.

Аналогичным образом проявляется метаболически активное взаимодействие между развивающимися половыми клетками и клетками Сертоли. Клетки Сертоли превращают глюкозу в лактат, который транспортируется в развивающиеся половые клетки и используется ими в качестве центрального энергетического метаболита для поддержания метаболической активности. Помимо сходного метаболического взаимодействия, мозг и семенники зависят от обмена селена. Дефицит селена в рационе ассоциируется с повышенной восприимчивостью к нейротоксичности и нарушением сперматогенеза. В условиях дефицита селена мозг и семенники конкурируют за утилизацию селена, поэтому кастрация ассоциируется с ослаблением нейродегенерации, в основном за счет повышения селен-зависимой антиоксидантной активности в мозге.

5048 общих белков нейронов и сперматозоидов

Всего 13 193 и 6653 проанализированных белка составляют протеомы нейронов и сперматозоидов, соответственно. 

Протеом — совокупность белков организма, производимых клеткой, тканью или организмом в определённый период времени.

Сходство между мозгом и семенниками человека может объясняться биохимической конвергенцией и вовлеченностью этих двух тканей в процесс видообразования, по мнению ученых, опубликовавших эти данные в журнале Open Biol.

Bárbara Matos, Stephen J. Publicover, Luis Filipe C. Castro, Pedro J. Esteves and Margarida Fardilha. “Brain and testis: more alike than previously thought?”. 02 June 2021. https://doi.org/10.1098/rsob.200322