Bào thai chuột đực có thể phát triển buồng trứng nếu bị thiếu sắt

Ở động vật có vú, giới tính sinh học ban đầu chủ yếu được xác định bởi nhiễm sắc thể - thường là XX đối với con cái và XY đối với con đực - sau đó một gen chủ chốt sẽ kích hoạt quá trình hình thành cơ quan sinh dục tương ứng. Chẳng hạn, chuột XY sẽ phát triển tinh hoàn nếu gen Sry được kích hoạt, và phát triển buồng trứng nếu gen Sry không được kích hoạt.

Nhóm nghiên cứu đứng sau phát hiện mới trước đây đã chứng minh rằng gen Sry được kích hoạt bởi một enzyme gọi là histone demethylase, vốn cần có sắt để hoạt động, theo đồng tác giả Makoto Tachibana - chuyên gia biểu sinh học tại Đại học Osaka, Nhật Bản. Họ đặt giả thuyết rằng thay đổi cách các tế bào chuyển hóa sắt có thể ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme histone demethylase, từ đó làm thay đổi biểu hiện gen Sry.

Tachibana và các cộng sự đã thực hiện một loạt thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết. Trước tiên, họ cho chuột ăn theo chế độ thiếu sắt trong một tháng trước khi mang thai và hai tuần đầu mang thai, sau đó so sánh với nhóm chuột ăn theo chế độ có kiểm soát. Kết quả cho thấy chuột thiếu sắt có lượng huyết sắc tố và hồng cầu thấp hơn nhóm đối chứng. Các phôi thai cũng có dấu hiệu thiếu máu, nhưng cơ quan sinh dục vẫn phù hợp với bộ gen của chúng.

Tuy nhiên, khi thí nghiệm được lặp lại với các phôi thai có khuynh hướng di truyền gây suy giảm chức năng histone demethylation, thì có hai trong số 43 chuột XY do chuột mẹ thiếu sắt sinh ra lại phát triển cơ quan sinh dục điển hình của con cái. Trong khi đó, tất cả chuột đối chứng đều phát triển cơ quan sinh dục phù hợp với nhiễm sắc thể của chúng.

Tiếp theo, để kiểm tra ảnh hưởng của tình trạng thiếu sắt không đến từ chế độ ăn, các nhà nghiên cứu cho chuột mẹ uống một loại thuốc thải sắt (iron chelator), giúp loại bỏ sắt khỏi cơ thể, từ ngày thứ 6 đến 10 của quá trình phát triển phôi, đúng thời điểm việc xác định giới tính diễn ra. 72 phôi thai XY sinh ra từ những chuột mẹ này đều có dấu hiệu thiếu máu. Bốn con được sinh ra có hai buồng trứng và một con có một buồng trứng và một tinh hoàn.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu còn loại bỏ một gen chịu trách nhiệm đưa sắt vào tế bào tuyến sinh dục của chuột trong giai đoạn bào thai. Kết quả, mức biểu hiện gen Sry ở những con chuột đã được biến đổi di truyền chỉ bằng một nửa so với nhóm đối chứng. Sau khi những con chuột này được sinh ra, sáu trong số 39 chuột XY phát triển hai buồng trứng, một con có cả buồng trứng và tinh hoàn. Trong khi đó, tất cả chuột XX đều phát triển hai buồng trứng như bình thường.

Nhà di truyền học phân tử Vincent Harley tại Viện Nghiên cứu Y học Hudson ở Melbourne lưu ý, hầu hết các phôi chuột trong thí nghiệm không phát triển đặc điểm giới tính bất thường, điều này cho thấy còn nhiều yếu tố điều hòa khác ảnh hưởng đến việc xác định giới tính chưa được khám phá. Cho đến nay, chưa có nghiên cứu nào liên kết vai trò của sắt với việc xác định giới tính ở người, nhưng sắt có thể là một trong nhiều yếu tố tác động - Harley nói. Gần đây đã xuất hiện bằng chứng cho thấy chế độ ăn và việc tiếp xúc với các độc tố môi trường của người mẹ có thể ảnh hưởng đến hoạt động gen can dự vào sự phát triển tuyến sinh dục từ sớm của bào thai. Những phát hiện mới của nhóm Tachibana có thể tác động đến khuyến nghị y tế về bổ sung sắt trong thai kỳ, Harley nói thêm.