Příjem bílkovin matky během těhotenství může ovlivnit vývoj obličeje novorozence

Výzkumný tým z CEITEC VUT pod vedením Markéty Kaiser se zapojil do mezinárodní studie, jejímž úkolem bylo zkoumat vliv příjmu bílkovin na plod během těhotenství. Studie probíhala na myších, respektive myších embryích. Díky možnostem zobrazení, které nabízí počítačová tomografie v našem CT Labu CEITEC, se podařilo vytvořit názorné 3D modely chrupavčité tkáně, které jasně ukázaly rozdíly mezi embryi myší s rozdílným příjmem bílkovin.

V CT Labu CEITEC se výzkumníci pod vedením prof. Jozefa Kaisera zaměřují na základní i aplikovaný výzkum ve spolupráci s průmyslem. Na aplikovaném výzkumu se průmysloví partneři podílejí velmi významným dílem. Počítačová tomografie je neinvazivní, nedestruktivní metoda, která umožňuje detekci prasklin nebo jiných vad na nejrůznějších součástkách, takže pokud firma zjistí, že je někde problém, mohou pracovníci CT Labu problém detekovat a popsat, aniž by firma musela drahý produkt nebo jeho součást rozřezávat nebo jinak porcovat. Takto získané poznatky zase posouvají výzkumníky v jejich poznání.

V rámci základního výzkumu se výzkumníci zabývají tzv. reverzním inženýrstvím, kdy profesionální programy na zobrazení a analýzu dat, které jsou primárně určené pro strojní inženýrství, využívají v biologii. Pomocí pokročilých metod jsou pak schopni zobrazit nejen kosti, ale i měkké tkáně jako je chrupavka nebo svaly.

Toho se dotýká také nedávno publikovaná studie „The level of protein in the maternal murine diet modulates the facial appearance of the offspring via mTORC1 signaling“, která vyšla v prestižním časopise Nature Communications. Na této multioborové mezinárodní studii vedené prof. Andreiem Chaginem ze švédské univerzity v Göteborgu se podíleli právě vědci z Laboratoře rentgenové výpočetní mikro a nanotomografie v čele s Markétou Kaiser už od roku 2018. „Od té doby se u nás v laboratoři analyzovaly desítky vzorků. Naším úkolem bylo nejen vytvořit 3D modely chrupavčité tkáně, ale tyto 3D modely následně analyzovat. Zde máme výhodu toho, že jsme technická univerzita a v laboratoři úzce spolupracujeme s průmyslem, a tak trochu netradičně využíváme právě průmyslové nástroje v biologickém výzkumu, což není úplně zvykem a může přinést zajímavý pohled do těchto mezioborových studií,“ uvádí Markéta Kaiser.

Dnes už víme, že tvar a rysy obličeje ovlivňuje u savců nejen genetika, ale i životní styl matky během těhotenství. Je známo, že např. konzumace alkoholu či jiných návykových látek může vést k abnormalitám či vývojovým poruchám obličeje. Současná studie odhalila možné nové spojení mezi tváří potomka a těhotenským životním stylem, konkrétně příjmem bílkovin během těhotenství.

Studie se prováděla na myších, resp. myších embryích. Markéta Kaiser metodologii vysvětluje následovně: „Konkrétně se vědci zaměřili na signalizační dráhu mTORC1, a zda obsah bílkovin v těhotenské stravě ovlivňuje mTORC1 a hraje roli při tvorbě struktury kostí obličeje. Březím myším byla podávána potrava s nízkým a vysokým obsahem bílkovin a byl sledován vliv na zmíněnou signalizační dráhu a porovnáván vývoj obličeje u myších embryí.“

Právě v tomto bodě hrála klíčovou roli analýza pomocí rentgenové výpočetní tomografie. Vědci z CEITEC VUT vytvořili 3D modely chrupavčité tkáně, která je základem pro následný vývoj obličeje. Rozdíly mezi embryi od myší mající různé bílkovinné diety byly znatelné, i když velmi jemné. Byla pozorována např. zvětšená nosní dutina či prodloužená čelist. Studie tedy ukazuje, že množství bílkovin ve stravě může ovlivnit mTORC1 a tím i následný svalově-kosterní vývoj jedince.

Vydaným článkem spolupráce rozhodně nekončí. Již nyní mají vědci naplánované další projekty, které by mohly přispět rozuzlení dalších procesů souvisejících nejen s vývojem obličeje.

CEITEC: 3D modely chrupavčité tkáně myších embryí vytvořené pomocí rentgenové výpočetní mikrotomografie. Rozdílné barvy modelů znázorňují různé bílkovinné diety.