Половые гормоны определяют, как стволовые клетки кожи обновляются

Долгое время различия между самками и самцами были связаны в основном с репродуктивными органами. Однако органы, не имеющие ничего общего с размножением, например кожа, также могут формироваться под влиянием пола. Этот вопрос, необходимый для улучшения профилактики и лечения воспалительных заболеваний и рака, долгое время недооценивался частью научного сообщества.

Исследование, опубликованное в престижном журнале Nature, было проведено профессором Седриком Бланпеном, доктором медицинских наук, исследователем Научно-исследовательского института WEL, директором лаборатории стволовых клеток и рака и профессором Свободного университета Брюсселя, в сотрудничестве с командой профессора Бенджамина Саймонса из Кембриджского университета и других партнерских учреждений.

Исследователи использовали технику микроскопии, которая позволяет снимать клетки через кожу живой мыши. Таким образом, они смогли следить за одними и теми же стволовыми клетками и их потомками в течение пяти месяцев — беспрецедентный период отслеживания. Задавшись целью понять, как кожа обновляется, они обнаружили неожиданную разницу между женщинами и мужчинами, а затем показали, что за это отвечают половые гормоны.

Как кожа обновляется

Внешний слой кожи постоянно обновляется. В самом низу лежат стволовые клетки, которые размножаются. Некоторые из их «дочерних» клеток остаются стволовыми клетками; другие становятся специализированными клетками кожи, которые обеспечивают барьерную функцию кожи и не способны к делению (процесс, называемый дифференцировкой), движутся вверх к поверхности и в конечном итоге отпадают.

О том, как организован этот процесс, спорят уже несколько десятилетий. 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 промежуточную стадию, в течение которой могут делиться только ограниченное количество раз, прежде чем стать полностью специализированными.

У женщин стволовые клетки высоко синхронизированы.

Еще более удивительно то, что у женщин две «сестринские» клетки, рожденные в результате деления одной и той же клетки, склонны одновременно делать один и тот же выбор: снова делиться или специализироваться. Подобно двум гребцам, синхронизирующим свои гребки, они движутся в ногу. У мужчин каждая клетка в большей степени следует своему ритму.

Изначально мы задались целью понять, как кожа обновляется и существует ли иерархия со стволовыми клетками наверху. Мы были удивлены, обнаружив значительные различия в том, как стволовые клетки обновляют кожу у женщин и мужчин».

Доктор Дэн Энгельман, первый автор исследования

Половые гормоны задают темп

Чтобы понять, откуда взялась эта разница, исследователи обратились к половым гормонам. Кастрация мышей-самцов, в ходе которой удаляется основной источник мужского гормона, называемого тестостероном, показала, что мужские половые гормоны контролируют скорость, с которой клетки кожи дифференцируются и покидают слой стволовых клеток: после кастрации кожа самцов ведет себя больше как кожа самцов, тогда как лечение дигидротестостероном (ДГТ), активной формой тестостерона, восстанавливает мужское поведение.

И наоборот, удаление яичников (овариэктомия) у женщин снижает пролиферацию стволовых клеток, эффект, обращаемый лечением эстрадиолом, женским гормоном, и почти полностью устраняет признаки координации между сестринскими клетками.

Короче говоря, тестостерон, которого больше у мужчин, контролирует скорость созревания клеток кожи, тогда как эстрогены, которых больше у женщин, стимулируют пролиферацию стволовых клеток и способствуют их координации.

Наконец, в коже человека, реконструированной в лаборатории, тестостерон также ускоряет дифференцировку стволовых клеток, что позволяет предположить, что этот механизм существует и у людей.

Ускоренное заживление ран у женщин

Исследователи также заметили, что рана на коже спины у самок мышей закрывается заметно быстрее, особенно в течение первых нескольких дней. Такое преимущество частично объясняется более ранней активацией стволовых клеток, которые также работают более скоординировано. Затем разрыв сужается по мере закрытия раны.

Почему это важно

Врачи и исследователи уже давно заметили, что заживление ран, тяжесть некоторых воспалительных заболеваний и частота некоторых видов рака кожи различаются у мужчин и женщин, не понимая, почему. Выявив клеточные и гормональные механизмы, лежащие в основе этих различий в коже, это исследование приоткрывает часть завесы.

В долгосрочной перспективе это может проложить путь к методам лечения, учитывающим пол пациента, например, при ожогах, восстановлении после операций или хронических ран у людей с диабетом, от которого страдают миллионы людей во всем мире. Это также может вдохновить на разработку новых стратегий по предотвращению рака кожи, который чрезвычайно распространен.

Эти результаты также проливают свет на давнюю дискуссию среди специалистов о том, как кожа обновляется.

«Это исследование представляет собой технологическое проявление силы, и открытие различий между мужскими и женскими стволовыми клетками кожи является захватывающим и совершенно неожиданным. Оно проливает свет на ряд клинических наблюдений, которым ранее не хватало биологического объяснения. Оно открывает широкий спектр новых вопросов, начиная от фундаментальной биологии стволовых клеток и заканчивая клиническими проблемами, такими как заживление ран, развитие рака и аутоиммунные заболевания. Пол — это параметр, который слишком часто упускают из виду в биологии и медицине. Теперь мы будем исследовать различия между мужчинами и женщинами в процессе формирования и развития кожи. рака, а также молекулярные механизмы, ответственные за эти различия», — говорит профессор Седрик Бланпен, возглавлявший исследование.

Сотрудничество и финансирование

Это исследование является результатом сотрудничества команды профессора Бланпена (ULB, Бельгия) и профессора Саймонса (Кембриджский университет, Великобритания) с командами Мишель Де Лука (Университет Модены и Реджо-Эмилии, Италия), Юлии Шварц (Центр Broad CIRM, Университет Южной Калифорнии, Лос-Анджелес, США) и Эстер Хосте (Университет VIB-Гент, Бельгия).

Эта работа стала возможной благодаря поддержке FNRS (включая стипендии FRIA), TELEVIE, Научно-исследовательского института WEL, Фонда борьбы с раком, Фонда ULB, Фонда Эразм, Фонда Жюли и Франсуазы Дрион, Фонда Ивонн Боэль, совместной программы FNRS/FWO EOS (Excellence of Science) и Европейского исследовательского совета (ERC).