Кожа имеет пол: самки и самцы обновляют кожу по-разному

Снимая стволовые клетки кожи живых мышей в течение пяти месяцев, исследователи из Университета Свободного Брюсселя (ULB) в сотрудничестве с Кембриджским университетом обнаружили, что у самок эти клетки обновляют кожу более скоординированным образом, чем у самцов. Это различие, контролируемое половыми гормонами, сопровождается более быстрым заживлением ран у самок мышей. Это исследование может в конечном итоге проложить путь к персонализированным методам лечения с учетом пола пациентов.

Долгое время различия между самками и самцами в основном связывались с репродуктивными органами. Однако органы, не имеющие отношения к воспроизводству, такие как кожа, также могут быть сформированы полом. Этот вопрос, существенный для лучшего предотвращения и лечения воспалительных заболеваний и рака, долгое время недооценивался некоторыми в научном сообществе.

Исследование, опубликованное в Nature, возглавлял профессор Седрик Бланпен, доктор медицинских наук, научный сотрудник Исследовательского института WEL, директор Лаборатории стволовых клеток и рака и профессор Университета Свободного Брюсселя, в сотрудничестве с командой профессора Бенджамина Саймонса из Кембриджского университета и другими партнерскими учреждениями.

Исследователи использовали технику микроскопии, позволяющую снимать клетки сквозь кожу живой мыши. Таким образом, они смогли отслеживать одни и те же стволовые клетки и их потомков в течение пяти месяцев, что было беспрецедентным периодом наблюдения.

Поставив целью понять, как обновляется кожа, они обнаружили неожиданное различие между самками и самцами, а затем показали, что за это различие ответственны половые гормоны.

Наружный слой кожи постоянно обновляется. В самом низу находятся стволовые клетки, которые размножаются. Некоторые из их «дочерних» клеток остаются стволовыми клетками; другие становятся специализированными клетками кожи (процесс, называемый дифференцировкой), которые поддерживают кожный барьер и неспособны к делению. Эти специализированные клетки перемещаются к поверхности и в конце концов отшелушиваются.

То, как организован этот процесс, обсуждалось десятилетиями. Снимая одни и те же участки кожи в течение пяти месяцев, команда показала, что стволовые клетки не превращаются непосредственно в зрелые клетки кожи: сначала они проходят промежуточный этап, на котором они могут делиться ограниченное количество раз, прежде чем полностью специализироваться.

Еще более удивительно, что у самок две «сестринские» клетки, рожденные от деления одной клетки, имеют тенденцию принимать одно и то же решение одновременно: снова делиться или специализироваться. Как два гребца, синхронизирующие свои гребки, они движутся в ногу. У самцов каждая клетка в большей степени следует своему собственному ритму.

«Первоначально мы стремились понять, как обновляется кожа, и есть ли иерархия со стволовыми клетками на вершине. Мы были удивлены, обнаружив значительные различия в способе обновления кожи стволовыми клетками у самок и самцов», — объясняет доктор Дэн Энгельман, первый автор исследования.

Чтобы понять, откуда берется это различие, исследователи обратились к половым гормонам. Кастрация самцов мышей, которая удаляет главный источник мужского гормона тестостерона, показала, что мужские половые гормоны контролируют скорость, с которой клетки кожи дифференцируются и покидают слой стволовых клеток: после кастрации мужская кожа ведет себя больше как женская кожа, в то время как лечение дигидротестостероном (DHT), активной формой тестостерона, восстанавливает мужское поведение.

Наоборот, удаление яичников (овариэктомия) у самок снижает пролиферацию стволовых клеток, эффект, обращаемый лечением эстрадиолом, женским гормоном, и почти полностью устраняет признак координации между сестринскими клетками.

Коротко говоря, тестостерон, который более распространен у самцов, контролирует скорость созревания клеток кожи, в то время как эстрогены, которые более распространены у самок, управляют пролиферацией стволовых клеток и способствуют их координации.

Наконец, в восстановленной в лаборатории человеческой коже тестостерон также ускоряет дифференцировку стволовых клеток, предполагая, что этот механизм также существует у людей.

Исследователи также заметили, что рана на коже спины закрывается значительно быстрее у самок мышей, особенно в первые несколько дней. Это преимущество отчасти объясняется более ранней активацией стволовых клеток, которые также работают более скоординированным образом. Разрыв затем сужается по мере закрытия раны.

Врачи и исследователи давно наблюдали, что заживление ран, тяжесть определенных воспалительных заболеваний и частота определенных раков кожи различаются между мужчинами и женщинами, но не совсем понимали почему. Определив клеточные и гормональные механизмы, лежащие в основе этих различий в коже, это исследование приоткрывает завесу.

В долгосрочной перспективе это может проложить путь к методам лечения, учитывающим пол пациента, например для ожогов, восстановления после операции или хронических ран у людей с диабетом, которые влияют на миллионы людей во всем мире. Это также может вдохновить на новые стратегии предотвращения рака кожи, которые очень распространены.

Эти результаты также проясняют давний спор среди специалистов о том, как кожа обновляется.

«Это исследование — технологический подвиг, а открытие различий между стволовыми клетками кожи самцов и самок является увлекательным и совершенно неожиданным», — говорит профессор Бланпен, руководивший исследованием.

«Это объясняет ряд клинических наблюдений, которым ранее не было биологического объяснения. Это открывает широкий спектр новых вопросов, охватывающих от фундаментальной биологии стволовых клеток до клинических проблем, таких как заживление ран, развитие рака и аутоиммунные заболевания.

«Пол — это параметр, который слишком часто упускается из виду в биологии и медицине. Теперь мы будем исследовать различия между самцами и самками при образовании и прогрессировании рака кожи, а также молекулярные механизмы, ответственные за эти различия.»