O Impacto das Proteínas de Longa Duração no Envelhecimento Reprodutivo Feminino
Pesquisas mostram como proteínas duradouras influenciam a fertilidade feminina e a saúde reprodutiva.
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O sistema reprodutivo feminino envelhece mais rápido que os outros sistemas do corpo. A fertilidade das mulheres cai na casa dos 30 anos e para completamente na menopausa. O envelhecimento nos Ovários leva a uma diminuição tanto no número quanto na qualidade dos óvulos, o que pode causar infertilidade, abortos espontâneos e defeitos congênitos. Além disso, conforme as mulheres envelhecem, seus corpos produzem menos do hormônio estrogênio, o que pode afetar negativamente a saúde geral. Isso é importante porque muitas mulheres estão esperando mais para ter filhos, e o tempo entre a menopausa e o fim da vida de uma mulher está aumentando por causa dos avanços na medicina. Embora o envelhecimento seja um problema complexo, a perda do equilíbrio proteico e os sistemas de controle de proteínas com falhas são fatores chave no envelhecimento reprodutivo.
O equilíbrio proteico diz respeito a como as proteínas são feitas, modificadas, dobradas e quebradas. A maioria das proteínas em mamíferos vive por um curto período, de horas a dias, mas algumas podem durar meses. Essas proteínas de longa duração são frequentemente encontradas em órgãos que possuem células que não se dividem muito, como o cérebro e o coração. Mesmo que essas proteínas de longa duração possam acumular danos ao longo do tempo, muitas fornecem suporte vital para a estabilidade das estruturas proteicas importantes nas células.
Os ovários contêm um número fixo de células de longa vida chamadas Oócitos. Nas mulheres, os oócitos começam a mudar antes do nascimento e permanecem em estado de repouso até a ovulação, que pode acontecer da puberdade até a menopausa, um período de décadas. Como os oócitos fornecem a maior parte do citoplasma para um embrião após a fertilização, as proteínas produzidas durante o desenvolvimento do óvulo são cruciais para a produção de óvulos saudáveis. O ambiente ao redor dos ovários afeta a qualidade dos óvulos, e esse ambiente se torna inflamado e rígido à medida que as mulheres envelhecem. Embora algumas proteínas específicas dos óvulos tenham sido encontradas como de longa vida, como certos coesinas e histonas, ainda não houve um estudo abrangente para identificar todas as proteínas de longa duração nos ovários e oócitos. Assim, como essas proteínas de longa vida contribuem para a queda na saúde reprodutiva à medida que as mulheres envelhecem ainda não é bem compreendido.
A Complexidade dos Ovários e Proteínas de Longa Vida
O ovário mamífero é um órgão complexo com diferentes estágios de desenvolvimento dos óvulos, estruturas restantes da ovulação e tecido de suporte. Pouco se sabe sobre como os componentes dos ovários mudam com a idade. Para aprender mais, os pesquisadores usaram um método que envolve rotulagem com isótopos estáveis combinados com técnicas de imagem avançadas para acompanhar a vida útil das proteínas nos ovários ao longo das gerações.
Os pesquisadores rotularam animais com uma forma mais pesada de nitrogênio (15N) e depois acompanharam quanto tempo essa rotulagem durou. Após o parto, os filhotes fêmeas foram mantidos com suas mães até serem desmamados. Em seguida, sua alimentação foi trocada para nitrogênio mais leve (14N) para ver por quanto tempo as proteínas da rotulagem durariam. Eles estudaram camundongos ao longo de períodos de 6 e 10 meses, que são significativos porque as mudanças nos ovários começam a aparecer nessa faixa etária. Mesmo nessas fases, óvulos suficientes puderam ser coletados para análise posterior.
No tecido ovariano, os resultados mostraram que células de óvulos em estágios iniciais tinham mais proteínas de longa vida em comparação com estágios posteriores, sugerindo que óvulos em estágios iniciais duram mais com menos alterações em suas proteínas. À medida que os óvulos passam por diferentes estágios de crescimento, mais células são adicionadas, o que dilui a presença de proteínas de longa vida. A análise também mostrou que outras células nos ovários, como aquelas envolvidas na produção de Hormônios e suporte estrutural, continham níveis mais altos de proteínas de longa vida.
Descobrindo Proteínas de Longa Vida nos Ovários
Embora as técnicas de imagem tenham fornecido insights sobre a presença de proteínas de longa vida no ovário, não identificaram essas proteínas. Para identificar as proteínas de longa vida, os pesquisadores realizaram outro tipo de análise no tecido ovariano de camundongos rotulados. Eles encontraram mais de 36.000 peptídeos ligados a mais de 4.000 proteínas após 6 meses e um número menor de proteínas de longa vida. No intervalo de 10 meses, os números totais de proteínas eram semelhantes, mas muitas das proteínas de longa vida inicialmente identificadas já não estavam mais presentes, exceto por alguns tipos específicos como tubulinas e histonas.
A análise das proteínas no marco de 6 meses mostrou que elas estavam principalmente envolvidas em funções celulares importantes, incluindo a organização do DNA e produção de energia. Os pesquisadores observaram quanto de cada proteína de longa vida permaneceu após o período de rotulagem com nitrogênio e encontraram diferenças significativas em sua presença entre os dois pontos no tempo.
Insights sobre Proteínas dos Oócitos
Os pesquisadores também investigaram as proteínas nos oócitos de camundongos rotulados para ver quantas permaneceram aos 6 e 10 meses. Eles encontraram um grande número de proteínas em ambos os pontos no tempo, mas apenas algumas proteínas de longa vida estavam presentes após 10 meses. A análise revelou que muitas das proteínas nos oócitos estão relacionadas à sua estrutura e produção de energia.
Curiosamente, certas proteínas de longa vida como miosinas e proteínas mitocondriais estavam abundantes nos oócitos. As miosinas são essenciais para várias funções durante o desenvolvimento e fertilização do óvulo. A presença de proteínas mitocondriais de longa vida sugere que elas fornecem suporte estrutural ao oócito.
O Papel do Ambiente Ovariano
O ambiente ao redor dos ovários é dinâmico devido aos processos regulares de cicatrização que ocorrem após a ovulação. As proteínas de longa vida encontradas em outras células que passam por divisões repetidas provavelmente contribuem para o envelhecimento do sistema reprodutivo. Em mulheres mais velhas, a estrutura e a capacidade do epitélio superficial ovariano de cicatrizar são afetadas.
O estudo mostrou que as proteínas encontradas em células ovarianas mais velhas poderiam ajudar a manter a qualidade dos óvulos produzidos. No entanto, o envelhecimento pode levar ao acúmulo de danos nessas proteínas, o que pode resultar em uma diminuição da qualidade dos óvulos.
Conclusão: A Importância das Proteínas de Longa Vida
Essa pesquisa traz uma luz sobre como as proteínas de longa vida nos ovários e oócitos podem desempenhar um papel significativo na saúde reprodutiva ao longo da vida de uma mulher. Algumas dessas proteínas fornecem suporte dentro da estrutura do óvulo, e sua presença pode ser crucial para manter a qualidade à medida que a mulher envelhece.
À medida que as mulheres envelhecem, especialmente ao se aproximarem da menopausa, a dinâmica dessas proteínas de longa vida pode mudar, afetando a fertilidade. Compreender como essas proteínas mudam com a idade e contribuem para o envelhecimento reprodutivo será essencial para abordar questões de fertilidade e melhorar a saúde reprodutiva das mulheres.
Resumindo, as descobertas enfatizam a necessidade de mais pesquisas sobre como as proteínas de longa vida influenciam a qualidade dos óvulos e o envelhecimento reprodutivo, potencialmente guiando melhorias nos tratamentos de fertilidade e estratégias de saúde reprodutiva em geral.
Título: Exceptional longevity of mammalian ovarian and oocyte macromolecules throughout the reproductive lifespan
Resumo: The mechanisms contributing to age-related deterioration of the female reproductive system are complex, however aberrant protein homeostasis is a major contributor. We elucidated exceptionally stable proteins, structures, and macromolecules that persist in mammalian ovaries and gametes across the reproductive lifespan. Ovaries exhibit localized structural and cell-type specific enrichment of stable macromolecules in both the follicular and extrafollicular environments. Moreover, ovaries and oocytes both harbor a panel of exceptionally long-lived proteins, including cytoskeletal, mitochondrial, and oocyte-derived proteins. The exceptional persistence of these long-lived molecules suggest a critical role in lifelong maintenance and age-dependent deterioration of reproductive tissues. One sentence summaryExceptionally long-lived macromolecules in mammalian ovaries and oocytes as pillars for lifelong reproductive health span.
Autores: Francesca Elizabeth Duncan, E. K. Bomba-Warczak, K. M. Velez, L. T. Zhou, C. Guillermier, S. Edassery, M. L. Steinhauser, J. N. Savas
Última atualização: 2024-07-05 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.10.18.562852
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.10.18.562852.full.pdf
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