Более половины всех женщин в Соединенных Штатах имеют избыточный вес или страдают ожирением, когда они беременеют. В то время как избыточный вес во время беременности может представлять потенциальный риск для здоровья мам, есть также намеки на то, что у их детей могут развиться психические расстройства, такие как аутизм или депрессия, которые часто влияют на один пол больше, чем на другой.

Что, однако, не было понято, так это то, как накопление жировой ткани у матерей может передавать сигналы через плаценту в зависимости от пола и перестраивать мозг развивающегося потомства.

Чтобы восполнить этот пробел, докторант-исследователь Дьюка Алексис Сезрин, доктор философии, и ее команда в лаборатории профессора психологии и неврологии Дьюка Стейси Бильбо, доктор философии, изучали беременных мышей на диете с высоким содержанием жиров. В результатах, опубликованных 28 ноября в журнале Nature Metabolism, они обнаружили, что диета с высоким содержанием жиров у мам запускает иммунные клетки в развивающемся мозге мышат мужского пола, но не женского пола, для чрезмерного потребления серотонина, влияющего на настроение, что приводит к поведению, похожему на депрессию.

Исследователи сказали, что подобное может происходить и у людей.

Люди с расстройствами настроения, такими как депрессия, часто теряют интерес к приятным занятиям. Для мышей одним из врожденно приятных занятий является питье сахарной воды. Поскольку мыши предпочитали пить воду с сахаром, а не обычную воду из-под крана, когда им предоставлялся выбор, Цезрин измерил их предпочтения в напитках как оценку депрессии. Самцы, но не самки, рожденные матерями, сидевшими на диете с высоким содержанием жиров, не отдавали предпочтения простому сиропу, а не водопроводной воде. Эта депрессия, похожая на депрессию грызунов, подсказала Кэзрин, что питание матерей во время беременности, должно быть, изменило мозг их потомства мужского пола во время развития.

Одним из непосредственных подозреваемых был серотонин. Часто называемый "счастливым" химическим веществом, серотонин является молекулярным мозговым мессенджером, уровень которого обычно снижается у людей с депрессией.

Цезрин и ее команда обнаружили, что у мышей-самцов, страдающих депрессией, от матерей, питавшихся с высоким содержанием жиров, в мозге было меньше серотонина как в утробе матери, так и во взрослом возрасте, что позволяет предположить, что эти ранние воздействия имеют последствия на всю жизнь. Добавление в рацион грызунов с высоким содержанием жира триптофана, химического предшественника серотонина, восстановило у самцов предпочтение сахарной воды и уровень серотонина в мозге. Тем не менее, было неясно, как накопление жира у мамы снижает уровень серотонина у их потомства.

Чтобы добиться этого, команда исследовала резидентные иммунные клетки мозга: микроглию.

Микроглия - это малоизученные швейцарские армейские ножи мозга. В их обязанности входит следить за безопасностью патогенов, а также перевозить мертвые нервные клетки на катафалке. У микроглии также достаточно места и аппетита, чтобы потреблять здоровые клетки мозга целиком.

Чтобы выяснить, не переизбыток ли серотонина в микроглии, Ceasrine проанализировала содержимое их клеточного "желудка", фагосомы, с помощью 3D-визуализации и обнаружила, что у самцов, рожденных от матерей, сидящих на диете с высоким содержанием жиров, микроглия содержит больше серотонина, чем у тех, кто родился от матерей, сидящих на обычной диете. Это указывало на то, что повышенное накопление жира во время беременности каким-то образом сигнализирует через мужскую, но не женскую плаценту микроглии и приказывает им переедать серотониновые клетки. Однако то, как жир может передавать сигналы через плацентарный барьер, оставалось загадкой.

Одна из мыслей заключалась в том, что во всем виноваты бактерии.

"Есть много доказательств того, что, когда вы едите диету с высоким содержанием жиров, у вас на самом деле развивается эндотоксемия", - сказал Цезрин. "По сути, это означает, что у вас в крови увеличивается количество циркулирующих бактерий, или эндотоксинов, которые являются всего лишь частями бактерий".

Чтобы проверить, могут ли эндотоксины быть важным средством передачи информации от матери к самцам в утробе матери, команда измерила их присутствие и обнаружила, что действительно, диета с высоким содержанием жиров во время беременности повышает уровень эндотоксина в плаценте и развивающемся мозге их потомства. Цезрин сказал, что это может объяснить, как накопление жира запускает иммунный ответ со стороны микроглии, увеличивая присутствие бактерий, что приводит к чрезмерному потреблению клеток мозга у самцов мышей.

Чтобы выяснить, может ли это быть справедливо и для людей, Цезрин объединилась со Сьюзан Мерфи, доктором философии, адъюнкт-профессором акушерства и гинекологии медицинской школы Дьюка, которая предоставила плацентарную и эмбриональную мозговую ткань из предыдущего исследования. Точно так же, как исследователи наблюдали за мышами, они обнаружили, что чем больше жира содержится в плацентарной ткани человека, тем меньше серотонина обнаруживается в мозге самцов, но не самок.

Бильбо и Сезрин сейчас начинают выяснять, как и почему на потомство женского пола по-разному влияет то, что мама накапливает высокий уровень жира во время беременности. Жир не приводит к депрессии у самок мышей, но он делает их менее социальными, возможно, из-за чрезмерного потребления просоциального гормона окситоцина вместо серотонина.

На данный момент это исследование подчеркивает, что не все плаценты создаются одинаково. Эта работа может однажды помочь клиницистам и родителям лучше понять и возможно лечить или предотвращать происхождение некоторых расстройств настроения, учитывая ранние факторы окружающей среды, такие как накопление жира во время беременности.

Итак, почему плацента по-разному относится к плодам мужского и женского пола? Цезрин поначалу была озадачена, когда ученица задала аналогичный вопрос после выступления, которое она провела в классе Бильбо. Бильбо рассмеялся и повторил вопрос. Но теперь они думают, что разобрались с этим.

"В то время я была очень беременна, и я подумала: "О, подождите. Беременность!"" Цезрин вспомнил. "Мужчинам никогда не приходится вынашивать плод, поэтому им никогда не приходится беспокоиться о том иммунном ответе "я" против "не-я", который приходится испытывать, когда ты женщина и носишь ребенка".