Мужская и женская кожа оказались устроены по-разному: у кого раны заживают быстрее?

Кожа самцов и самок восстанавливается по разным биологическим правилам. Учёные обнаружили, что у самок мышей клетки кожи действуют более согласованно, а раны заживают быстрее. У самцов те же клетки ведут себя значительно независимее. Оказалось, что за этими различиями стоят половые гормоны.

К такому выводу пришли исследователи из Свободного университета Брюсселя и Кембриджского университета. В ходе работы, опубликованной в журнале Nature, они на протяжении пяти месяцев наблюдали за одними и теми же стволовыми клетками кожи живых мышей и их потомками. Столь длительное отслеживание отдельных клеток стало возможным благодаря передовой технологии микроскопии.

Изначально учёные вообще не собирались изучать половые различия. Их интересовало, как кожа постоянно обновляется и каким образом стволовые клетки обеспечивают этот процесс. Однако наблюдения неожиданно показали, что у самцов и самок обновление происходит по-разному.

Чтобы понять значение открытия, нужно разобраться в работе наружного слоя кожи. В его основании находятся стволовые клетки, которые делятся и создают новые клетки. Часть потомков сохраняет свойства стволовых клеток, а остальные постепенно превращаются в специализированные клетки, формирующие защитный барьер организма.

По мере созревания такие клетки утрачивают способность делиться, перемещаются к поверхности кожи и в конечном итоге отшелушиваются. Благодаря этому процессу наружный слой кожи непрерывно обновляется.

Десятилетиями учёные спорили о том, как именно организовано такое обновление. Теперь длительные наблюдения позволили уточнить важную деталь: стволовые клетки не превращаются в зрелые клетки кожи сразу. Сначала они проходят промежуточную стадию, во время которой ещё способны несколько раз делиться, но уже не обладают прежними возможностями стволовых клеток.

Однако самым неожиданным оказалось поведение клеток, возникающих после деления.

У самок мышей две дочерние клетки, образовавшиеся из одной родительской, часто принимают одинаковые решения практически одновременно. Они либо обе продолжают делиться, либо обе начинают превращаться в зрелые клетки кожи.

Исследователи сравнивают такое поведение с двумя гребцами, которые синхронно двигают вёслами. У самцов подобной согласованности наблюдается гораздо меньше: дочерние клетки чаще действуют независимо друг от друга.

По словам первого автора исследования Дэна Энгельмана, команда первоначально пыталась выяснить, существует ли в коже определённая иерархия клеток, на вершине которой находятся стволовые. Обнаружение столь выраженных различий между самцами и самками стало для учёных полной неожиданностью.

Чтобы понять их причину, исследователи проверили влияние половых гормонов. Сначала они удалили у самцов мышей семенники — основной источник тестостерона. После этого клетки их кожи начали вести себя более похоже на клетки самок.

Затем животным ввели дигидротестостерон — активную форму тестостерона. В результате клетки вернулись к характерному для самцов поведению. Это показало, что мужские половые гормоны участвуют в регулировании скорости созревания клеток и их выхода из слоя стволовых клеток.

Аналогичные эксперименты провели с самками. После удаления яичников скорость размножения стволовых клеток снизилась, а характерная синхронность между дочерними клетками практически исчезла.

Когда животным начали вводить эстрадиол — одну из форм эстрогена, — снижение активности размножения стволовых клеток удалось обратить.

Таким образом, выяснилось, что тестостерон и эстрогены влияют на обновление кожи по-разному. Тестостерон, которого обычно больше у самцов, регулирует скорость созревания клеток. Эстрогены, преобладающие у самок, стимулируют размножение стволовых клеток и способствуют согласованности поведения их потомков.

Исследователи также проверили действие тестостерона на человеческой коже, искусственно воссозданной в лаборатории. Оказалось, что гормон ускоряет превращение стволовых клеток в специализированные. Это указывает на возможность того, что по крайней мере часть обнаруженного у мышей механизма действует и у людей.

Но различия не ограничились клеточными процессами. Учёные решили проверить, отражаются ли они на способности кожи восстанавливаться после повреждений.

Для этого исследователи наблюдали за заживлением ран на спинах мышей. Выяснилось, что у самок повреждения закрывались значительно быстрее, особенно в первые несколько дней после травмы.

Такое преимущество частично объяснялось тем, что стволовые клетки кожи самок раньше активировались и начинали действовать более согласованно. По мере продолжения заживления разница между полами постепенно уменьшалась.

Полученные результаты позволяют предположить, что гормональное управление стволовыми клетками может быть одной из причин различий в скорости восстановления кожи.

Врачи уже давно замечали, что у мужчин и женщин существуют различия в заживлении ран, тяжести некоторых воспалительных заболеваний и частоте определённых видов рака кожи. Однако биологические механизмы этих различий оставались недостаточно изученными.

Новое исследование предлагает одно из возможных объяснений. Причём речь идёт не о репродуктивных органах, на которых традиционно сосредоточено изучение половых различий, а о ткани, выполняющей одинаковые основные функции у обоих полов.

В перспективе открытие может помочь разрабатывать методы лечения, учитывающие биологический пол пациента. Среди возможных направлений — ускорение восстановления после ожогов и хирургических операций, а также лечение хронических ран у людей с диабетом. Последняя проблема затрагивает миллионы человек по всему миру.

Понимание гормонального управления стволовыми клетками кожи также может оказаться полезным для разработки новых подходов к профилактике рака кожи — одного из наиболее распространённых онкологических заболеваний.

Однако пока важно учитывать ограничения исследования. Более быстрое заживление ран и согласованное поведение стволовых клеток непосредственно продемонстрированы у мышей. Хотя эксперименты с искусственно выращенной человеческой кожей подтвердили влияние тестостерона на созревание клеток, учёным ещё предстоит установить, насколько точно остальные обнаруженные механизмы воспроизводятся у человека.

Руководитель исследования профессор Седрик Бланпен назвал работу выдающимся технологическим достижением, а различия между мужскими и женскими стволовыми клетками кожи — совершенно неожиданным открытием.

По его словам, результаты помогают объяснить ряд клинических наблюдений, для которых раньше не существовало достаточно ясного биологического объяснения. Одновременно они ставят новые вопросы о заживлении ран, развитии рака и аутоиммунных заболеваниях.

Следующим шагом станет изучение различий между самцами и самками при возникновении и прогрессировании рака кожи, а также поиск молекулярных механизмов, которые за них отвечают.

Бланпен подчёркивает, что биологический пол слишком часто остаётся недооценённым фактором в медицинских исследованиях. Теперь же выясняется, что даже такой привычный процесс, как обновление кожи, может происходить по существенно различающимся правилам.