Kovács Levente: Stressz és termékenység

A stresszről a hétköznapok feszültsége, rohanása, idegessége jut eszünkbe. Ám ha lemegyünk a sejtes, celluláris szintre, azt látjuk, hogy maguk a sejtek is stresszként élik meg a magas hőmérséklet-ingadozásokat, a tápanyag korlátosságát, az oxigén hiányát, illetve hirtelen megjelenését (1. ábra). Mindeközben fokozódik bennük az úgynevezett stresszfehéjék szintézise. E fehérjék elsődleges feladata a stressz során károsodott egyéb fehérjék szerkezetének kijavítása. A kutatásom tárgyát is egy ilyen stresszfehérje, nevezetesen a Hsp70 jelzésű képezte (2. ábra). A Hsp70 elnevezés arra utal, hogy ez a 70 kDa tömegű hősokkprotein (vagy fehérje). A hősokk elnevezés onnan ered, hogy e fehérjékre először a sejtek magas hőmérsékletes kezelése során figyeltek fel.

 

E fehérje nemcsak stressz esetén, de nyugalmi állapotban is jelentős szerepet tölt be a sejt életében: a jelátviteli utakban van jelentős funkciója, részt vesz az újonnan születő fehérjék szerkezetének kialakításában, esetleges hibáinak kijavításában. Így molekuláris szinten· jól ismert e fehérje szerepe, de vajon hogyan hat a szervezet, az organizmus szintjén? Az előadásban bemutatott kutatásnak ez képezte a tárgyát.

A kísérletekhez modellszervezetként a genetikailag jól ismert ecetmuslicát (Drosophila melanogaster - 3. ábra) használtuk.·

Tudjuk, hogy· a fehérjék termelődését a kromoszómákon található gének kódolják. A Drosophilában a Hsp70 stresszfehéjét kódoló génből 10 darab található, mégpedig 5-5 a·
3. kromoszómapár egyik és másik tagján. Az animáción a kis fekete vonalak a kromoszómákat, a piros pöttyök pedig a Hsp70 géneket szimbolizálják. Először a normális esetet láthatjuk. A 70-es években Gausz János és csapata előállított olyan mutánsokat, melyeknek a 10 helyett csak 8, 7, illetve 5 Hsp70 génjük volt. 
Mi erre még rátettünk egy lapáttal: ezen törzsek keresztezésével olyan mutánsokat állítottunk elő, melyek csak 2, illetve 3 Hsp70 génnel rendelkeztek.

Animáció ^|1}| :·A különböző számú Hsp70 stresszfehéjegénnel rendelkező mutánsok sematikus ábrázolása

Ezek az állatok jó eszközt biztosítottak kísérleteinkhez, melyekkel azt akartuk kideríteni, hogy vajon a Hsp70 sztesszfehéjegének száma hogyan befolyásolja az egyedek termékenységét, azaz hány utódot hoznak a világra.

A termékenység mérése úgy zajlott, hogy a nőstény muslicákat - úgy a mutánsokat, mint a kontroll 10 Hsp70 génes egyedeket - egyenként kis műanyag csövecskékbe helyeztük normál hímek társaságában. E csövecskék alá petricsészében korommal feketére festett táptalajt helyeztünk (4. ábra). Ezt a petricsészét naponta cseréltük és megszámoltuk rajta a lerakott petéket, valamint egy nappal később azt is, hogy ezeknek hány százaléka kelt ki. Az 5. ábrán az látható, hogy hogyan is néznek ki mikroszkóp alatt ezek a peték a fekete táptalajon.

A nőstényeket termékenység szempontjából két tényezővel jellemeztük. Az egyik azösszpeteszám, ami megmutatja, hogy az adott nőstény a mérési periódus alatt hány petét rakott le összesen. A másik az átlagos fertilitás, amely figyelembe veszi, hogy az egyes napokon lerakott petéknek hány százaléka kelt ki. Hogy ezt a két tényezőt egy értékben kifejezhessük, vettük a fenti kettőnek az arányát, és az így kapott értéket elneveztükszámolt termékenységi mutatónak. Az adatokat biostatisztikai módszerekkel elemeztük és grafikusan megjelenítettük. A 6. ábrán látható, hogy az 5, 7, 8 Hsp70 génnel rendelkező mutánsok és a kontroll közt nincs jelentős különbség a termékenység szempontjából. Ugyanez figyelhető meg a 2 és 3 Hsp70 génes egyedek esetében is. Viszont a két csoport termékenysége között már jelentős különbség volt tapasztalható. Ez azzal magyarázható, hogy egy viszonylag normális termékenységi szint eléréséhez legalább 5 Hsp70 gén szükséges. Ugyanakkor az is megfigyelhető, hogy a csoportokon belül, nem annyira jelentősen ugyan, de a Hsp70 gének csökkenésével csökken a termékenység is. Az említett módszerekhez hasonlóakkal teszteltük a hímek termékenységét is, és hasonló eredményeket kaptunk. 

Mi állhat e terméketlenség konkrét anatómiai hátterében? Ezt úgy próbáltuk kideríteni, hogy vettük például a szemmel láthatóan alig termékeny, 2 Hsp70 génnel rendelkező mutáns nőstényeket és kipreparáltuk a petefészküket, majd mikroszkóp alatt vizsgáltuk.
Normális esetben a muslicanőstény petefészkében a különböző fejlődési stádiumban levő peték gyöngysorszerűen helyezkednek el, legvégén az egyetlen, kifejlett, már lerakás előtt álló petével (7. ábra). Ezzel szemben a mutáns nőstények petefészkében nem egyetlen, hanem egy rakás ilyen kifejlett pete volt található (8. ábra). Ezek felhalmozódtak, egymásra nyomultak, nem rakta le a nőstény őket. Az így felhalmozódott peték aranyos kis pocakot képeztek a nőstény potrohán (9. ábra).

 

Hogy mi az, ami meggátolja a peték lerakását, azt további kísérletek hivatottak eldönteni. 
Lehet, hogy az alacsonyabb Hsp70 stresszfehérjeszint miatt olyan anatómiai elváltozások történtek a nőstény petefészkében, amelyek akadályozták a peterakást. Az is feltételezhető, hogy az alacsonyabb Hsp70-szint miatt a nőstények még a normál körülményeket is folyamatosan stresszesen élték meg, és ezért visszatartották petéiket.

Végső következtetésként azonban elmondhatjuk, hogy a Hsp70 stresszfehérjegének száma jelentősen befolyásolja az egyed termékenységét. Tehát a kevesebb Hsp70 kisebb termékenységgel jár - nemtől függetlenül!