Ученые обнаружили, что кожа мужчин и женщин подчиняется разным правилам.

Самки мышей заживляют кожные раны быстрее, чем самцы, и ученые обнаружили неожиданное биологическое различие, которое может помочь объяснить это. Наблюдая за стволовыми клетками кожи в живых мышах в течение пяти месяцев, исследователи обнаружили, что клетки у самок работают более скоординированно, тогда как у самцов клетки чаще ведут себя независимо. Эти различия регулируются половыми гормонами и в будущем могут помочь разработать более персонализированные методы лечения заживления ран и заболеваний кожи.

Открытие сделано исследователями Университета свободного Брюсселя (ULB) в сотрудничестве с учеными Кембриджского университета. Их результаты свидетельствуют о том, что биологический пол влияет на то, как кожа обновляется и восстанавливается, хотя кожа не является частью репродуктивной системы.

Исторически большая часть исследований биологических различий между мужчинами и женщинами сосредотачивалась на половых органах. Однако пол также может влиять на другие ткани и органы по всему телу. Понимание этих различий может быть важным для улучшения профилактики и лечения воспалительных заболеваний и рака, но исследователи нередко недооценивают их значимость.

Исследование опубликовано в Nature. Его возглавил профессор Седрик Бланпэн, MD/PhD, исследователь WEL Research Institute, руководитель Лаборатории стволовых клеток и рака и профессор Université libre de Bruxelles. Работа проводилась в сотрудничестве с профессором Бенджамином Саймонсом и его командой из Кембриджского университета, а также учеными из нескольких других учреждений.

С помощью продвинутой микроскопической техники исследователи смогли записывать отдельные клетки через кожу живых мышей. Это позволило им отслеживать одни и те же стволовые клетки и их потомков в течение пяти месяцев — беспрецедентного периода наблюдения. Хотя их первоначальной целью было понять механизмы обновления кожи, команда неожиданно обнаружила поразительные различия между самками и самцами. Последующие эксперименты показали, что в этом участвуют половые гормоны.

Клетки кожи у самок удивительно синхронизированы

Одно из самых неожиданных наблюдений касалось поведения недавно образовавшихся клеток. У самок мышей две «сестринские» клетки, образовавшиеся при делении одной родительской клетки, часто принимают одно и то же решение о развитии одновременно. Обе могут снова делиться или обе могут начать специализироваться в зрелые клетки кожи.

Их поведение похоже на двух гребцов, одновременно ставящих весла в воду. У самцов же сестринские клетки менее синхронизированы и склонны следовать более независимым схемам.

«Мы изначально хотели понять, как кожа обновляется и есть ли иерархия с стволовыми клетками на вершине. Мы были удивлены, обнаружив существенные различия в том, как стволовые клетки обновляют кожу у самок и самцов», — объясняет доктор Дэн Энгельман, первый автор исследования.

Половые гормоны контролируют поведение клеток кожи

Чтобы выяснить причину этих различий, ученые исследовали влияние мужских и женских половых гормонов. Сначала они изучили, что происходит после кастрации самцов, то есть удаления основного источника тестостерона. Без этого гормона их клетки кожи начали вести себя более похоже на клетки самок. Когда исследователи вводили дигидротестостерон (DHT), активную форму тестостерона, клетки возвращались к типичному мужскому поведению.

Эти эксперименты показали, что мужские половые гормоны помогают регулировать скорость, с которой клетки кожи созревают и выходят из слоя стволовых клеток.

Команда также исследовала роль женских половых гормонов. Удаление яичников (овариэктомия) снизило скорость деления стволовых клеток и почти полностью устранило характерную синхронизацию между сестринскими клетками.

Лечение эстрадиолом, формой эстрогена, вернуло уровень пролиферации стволовых клеток.

Вместе эти данные показали, что тестостерон, обычно более распространенный у мужчин, влияет на скорость созревания клеток кожи. Эстрогены, обычно более распространенные у женщин, стимулируют пролиферацию стволовых клеток и помогают координировать поведение вновь образованных клеток.

Почему у самок мышей раны заживают быстрее

Отличия в поведении стволовых клеток сопровождались еще одним важным результатом: самки мышей восстанавливались после кожных повреждений быстрее. При изучении ран на спинах животных исследователи обнаружили, что у самок раны закрываются значительно быстрее, особенно в первые несколько дней после повреждения.

Это раннее преимущество было частично связано с тем, что стволовые клетки кожи у самок активировались раньше и работали более скоординировано. По мере прогрессирования заживления разница между самцами и самками постепенно уменьшалась.

Результаты свидетельствуют о том, что гормональная регуляция стволовых клеток может помочь объяснить, почему восстановление кожи отличается у представителей разных полов.

Что открытие может означать для заживления ран и рака кожи

Врачи давно отмечают различия между мужчинами и женщинами в заживлении ран, тяжести некоторых воспалительных состояний и частоте некоторых типов рака кожи. Однако биологические объяснения этих наблюдений оставались неполными.

Идентифицировав, как половые гормоны влияют на активность стволовых клеток, новое исследование предлагает возможное объяснение некоторых из этих наблюдений.

Эти результаты в будущем могут способствовать разработке медицинских методов, учитывающих пол пациента. К потенциальным применениям относятся улучшение восстановления после ожогов и операций, а также лечение хронических ран у людей с диабетом — проблемы, затрагивающей миллионы человек во всем мире.

Понимание этих различий также может помочь в разработке новых подходов к предотвращению рака кожи, одного из наиболее распространенных видов рака.

Пока что более быстрое заживление ран и скоординированное поведение стволовых клеток показаны на мышах. Потребуются дополнительные исследования, чтобы определить, насколько эти процессы совпадают с процессами в коже человека и можно ли использовать их для улучшения медицинской помощи.

Помимо потенциального клинического значения, результаты дают новое представление о фундаментальном процессе обновления кожи, помогая ответить на вопрос, который долгое время ставил в тупик ученых.

«Это исследование — технологическое достижение, а обнаружение различий между стволовыми клетками кожи самок и самцов — захватывающе и полностью неожиданно. Оно проливает свет на ряд клинических наблюдений, которые ранее не имели биологического объяснения. Открытие задает широкий круг новых вопросов — от фундаментальной биологии стволовых клеток до клинических проблем, таких как заживление ран, развитие рака и аутоиммунные заболевания. Пол — параметр, который слишком часто упускают из виду в биологии и медицине. Мы теперь исследуем различия между самцами и самками при образовании и прогрессировании рака кожи, а также молекулярные механизмы, ответственные за эти различия», — говорит профессор Седрик Бланпэн, возглавлявший исследование.

Сотрудничество и финансирование

Проект объединил команду профессора Бланпэна (ULB, Бельгия) и группу профессора Саймонса (Кембриджский университет, Великобритания), а также исследовательские команды под руководством Микеле Де Лука (Университет Модены и Реджио-Эмилия, Италия), Юлии Шварц (Broad CIRM Center, Университет Южной Калифорнии, Лос-Анджелес, США) и Эстер Хосте (VIB-Гентский университет, Бельгия).

Финансирование обеспечивали FNRS (включая стипендии FRIA), TELEVIE, WEL Research Institute, Fondation contre le Cancer, Fondation ULB, Fonds Erasme, Fondation Julie et Françoise Drion, Fonds Yvonne Boël, совместная программа FNRS/FWO EOS (Excellence of Science) и Европейский исследовательский совет (ERC).

Материалы предоставлены Université libre de Bruxelles.

Примечание: содержание могло быть отредактировано в стиле и объеме.