Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Thành phố Nagoya đã làm sáng tỏ tầm quan trọng của sinh đẻ trong việc duy trì tế bào gốc thần kinh (Neural stem cells – NSCs). Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances. Sinh đẻ là một trong những sự kiện quan trọng nhất trong đời sống của động vật. Sự chuyển đổi từ môi trường trong tử cung sang môi trường ngoài tử cung gây ra nhiều thay đổi trao đổi chất trong cơ thể. Mặc dù quan trọng, vai trò của sinh đẻ trong quá trình phát triển vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn.
Trong não động vật có vú trưởng thành, NSCs được giữ lại ở vùng bên và dưới não thất (V-SVZ), nơi chúng tiếp tục tạo ra các tế bào thần kinh mới. Phần lớn NSCs sau sinh được duy trì ở trạng thái không hoạt động, cho phép chúng được bảo trì lâu dài.
Trong các mô khác nhau, trao đổi chất của môi trường tế bào gốc và của chính các tế bào gốc đóng vai trò quan trọng trong việc xác định liệu các tế bào có duy trì trạng thái không hoạt động hay chuyển sang trạng thái hoạt động, biệt hóa. Tuy nhiên, cách mà các thay đổi trao đổi chất liên quan đến sinh đẻ ảnh hưởng đến số phận của các tế bào gốc mô, đặc biệt là NSCs, phần lớn vẫn chưa được biết đến.
Nhóm của Kazunobu Sawamoto tập trung vào các thay đổi trao đổi chất ở tế bào glial xuyên tâm (RG), NSCs phôi. Các nhà nghiên cứu đã thực hiện phân tích chuyển hóa và single cell RNA-seq trong V-SVZ của chuột sinh đẻ đủ tháng và sinh non.
Họ đã phát hiện rằng sinh đẻ đủ tháng bình thường khiến RG không hoạt động. Sự ức chế này liên quan đến sự thay đổi trao đổi chất glutamine, xuất phát từ việc tăng biểu hiện Glul, một gen mã hóa enzyme chuyển glutamate thành glutamine.
Quan trọng, họ phát hiện rằng quá trình các tế bào này bị suy yếu bởi sinh non. “Để hiểu vai trò của sinh đẻ trong việc duy trì NSCs không hoạt động, chúng tôi đã đánh giá ảnh hưởng của sinh non đến việc sinh thần kinh (neurogenesis) sau sinh,” Sawamoto, giáo sư tại Đại học Thành phố Nagoya và Viện Khoa học Sinh lý Quốc gia, cho biết.
Tiếp theo, nhóm đã phân tích thay đổi hoạt động sinh thần kinh của RG qua phân tích mô học. Họ chỉ ra rằng RG tạm thời bước vào trạng thái sinh thần kinh (neurogenic state) qua tín hiệu mTORC1 ở chuột sinh non. Tuy nhiên, họ cũng phát hiện rằng neurogenesis ở giai đoạn trưởng thành sớm bị giảm do sự cạn kiệt của nguồn NSC ở chuột sinh non.
Hơn nữa, họ đã phân tích bộ não người qua giải phẫu tử thi và nhận thấy rằng neurogenesis sau sinh trong V-SVZ giảm bớt do sinh non không chỉ ở chuột mà còn ở người. “Xét rằng neurogenesis sau sinh đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển và dẻo dai của não bộ ở người, sự giảm neurogenesis sau sinh có thể là nguyên nhân của kết quả phát triển thần kinh tồi tệ hơn ở trẻ sinh non,” bác sĩ nhi khoa Koya Kawase tại Bệnh viện Đại học Thành phố Nagoya cho biết.
Cuối cùng, để kiểm tra vai trò của việc điều chỉnh tăng Glul do sinh đẻ ở RG, họ đã tạo ra virus lentiviruses để giảm biểu hiện và tăng biểu hiện của Glul và tiêm chúng vào RG in vivo. Các thí nghiệm của họ chỉ ra rằng việc điều chỉnh tăng đủ Glul ở RG vào thời điểm sinh đẻ thích hợp là rất quan trọng cho việc duy trì NSCs không hoạt động. “Chúng tôi đã khám phá ra tầm quan trọng của sinh đẻ trong việc duy trì NSCs không hoạt động. Xét rằng trao đổi chất glutamine cũng điều chỉnh các chức năng của các tế bào gốc mô khác ngoài NSCs, kết quả của chúng tôi nâng cao sự hiểu biết về vai trò then chốt của sinh đẻ trong cân bằng mô và khả năng tái tạo,” Sawamoto cho biết.
Ngoài Kazunobu Sawamoto và Koya Kawase, đồng tác giả của bài viết nghiên cứu này bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Thành phố Nagoya, Viện Khoa học Sinh lý Quốc gia, Đại học Kindai, Đại học Copenhagen, Bệnh viện Nhi đồng Quốc gia, và Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Quốc gia.