Îmbunătățirea autofagiei ar putea îmbunătăți calitatea ovocitelor și sănătatea reproducerii

Fertilitatea feminină scade odată cu înaintarea în vârstă, iar unul dintre principalele motive este calitatea redusă a ovocitelor. Deși ovocitele pot reacționa la diverse forme de daune ale ADN-ului, acestea au o capacitate limitată de reparare a rupturilor duble ale ADN-ului (DSB). Un mecanism important de supraviețuire celulară în fața stresului, inclusiv a daunelor ADN-ului, este autofagia. În celulele somatice, autofagia se activează atunci când ADN-ul este deteriorat, contribuind la menținerea homeostaziei și la repararea ADN-ului. Totuși, acest studiu arată că ovocitele mature (complet dezvoltate, dar înainte de declanșarea diviziunii meiotice) nu pot activa eficient autofagia ca răspuns la daunele ADN, ceea ce duce la reparații ineficiente, alterări cromozomiale și risc crescut de aneuploidie (anomalie numerică a cromozomilor).

Metodologie și observații principale

Inducerea daunelor ADN

• Cercetătorii au provocat daune la nivelul ADN-ului ovocitelor de șoarece prin administrarea de substanțe precum etoposid (inhibitor de topoizomerază II) sau prin expunere la radiații ultraviolete (UV) și iradieri ionizante.
• Markerul-cheie al rupturilor de ADN dublu-catenare a fost γH2AX (H2AX fosforilată), iar severitatea daunelor a fost evaluată prin teste cometa și analize microscopice.

Efectul daunelor ADN asupra ovocitelor

• Chiar și în prezența unui nivel semnificativ de DSB, ovocitele mature își continuă de obicei progresia meiotică (meiotic resumption) și pot ajunge la stadiul de metafază II, sugerând o capacitate slabă de a bloca ciclul celular pentru reparație.
• S-a constatat apariția frecventă a cromozomilor defecți sau „fragmentați” și a cromozomilor întârziați în anafaza I, fenomene corelate cu aneuploidia.

Rolul autofagiei

• În mod normal, celulele somatice activează autofagia ca reacție la daunele ADN pentru a favoriza reparația (prin remodelarea cromatinei și asigurarea recrutării eficiente a proteinelor-cheie de reparare).
• În schimb, ovocitele mature nu activează autofagia atunci când ADN-ul este deteriorat; mai mult, s-a observat o scădere a autofagiei în aceste condiții.
• Prin stimularea farmacologică a autofagiei (rapamicină, MG-132) s-au obținut:

• Reducerea nivelului γH2AX, indicând o ameliorare a reparației ADN;
• Creșterea recrutării RAD51 (și, într-o măsură mai mică, a Ku80) pe situsurile de ADN deteriorat;
• O structură cromatinei mai deschisă (evaluată prin teste DNase-sensibilitate și markeri epigenetici);
• O incidență mai mică a fragmentării cromozomiale și a aneuploidiei.

• Inhibarea autofagiei (cu Spautin-1 sau cu modificări genetice - Atg5 knock-out) accentuează daunele ADN și scade recrutarea proteinelor de reparare.

Contribuția altor factori

•  PARP-1, o enzimă esențială pentru remodelarea cromatinei și reparația ADN, nu este activată în mod normal în ovocitele afectate de daune. Totuși, activarea autofagiei favorizează și creșterea activității PARP-1, facilitând un mediu epigenetic potrivit reparației.
•  Ovocitele de la șoareci în vârstă (model pentru îmbătrânire reproductivă) prezintă oricum niveluri crescute de daune ADN și activitate autofagică redusă. Stimularea autofagiei la aceste ovocite „îmbătrânite” scade și aici severitatea daunelor și rata de aneuploidie.

Concluzii și implicații

Autofagia - factor esențial de protecție în reparația ADN

• Ovocitele mature, spre deosebire de celulele somatice, nu își pot activa natural autofagia drept răspuns la daunele moderate ale ADN-ului. Această „deficiență” stă la baza unei reparații slabe și a incidenței ridicate de erori meiotice și aneuploidie.
• O inducere suplimentară a autofagiei duce la ameliorarea substratului cromatinei (reducând starea de „heterocromatină închisă”), permițând proteinelor de reparare (e.g., RAD51, Ku80, PARP-1) să acționeze eficient.

Aneuploidiile ovocitare și îmbătrânirea

Studiul susține ipoteza că scăderea autofagiei odată cu avansarea în vârstă contribuie semnificativ la creșterea daunelor ADN și la apariția aneuploidiilor în ovocitele femeilor în vârstă reproductivă avansată.

Strategii de ameliorare

Intervențiile care vizează creșterea sau menținerea activității autofagiei în ovocite (fie prin agenți farmacologici precum rapamicină, fie prin alte căi) ar putea îmbunătăți calitatea ovocitelor și ar putea reduce riscul de aneuploidie, aspect cu potențial de aplicare în medicina reproductivă.

În concluzie, acest studiu evidențiază disfuncția autofagiei ca o cauză importantă a vulnerabilității ovocitelor la daunele ADN, cu implicații directe în fertilitatea feminină, îmbătrânirea reproductivă și rata crescută de aneuploidii. Stimularea autofagiei se dovedește o cale promițătoare de a îmbunătăți calitatea ovocitelor și de a reduce riscurile asociate cu defectele cromozomiale.