Більшість ссавців, включаючи людей, мають два статеві хромосоми, X і Y. Одна статева хромосома зазвичай успадковується від кожного з батьків, і вони об’єднуються як XX або XY у кожній клітині тіла. Люди з XX-хромосомами зазвичай ідентифікуються як жінки, а люди з XY-хромосомами зазвичай ідентифікуються як чоловіки. Гени цих хромосом відіграють ключову роль у розвитку та функціонуванні, в тому числі як розвиваються серцеві захворювання.
До того, як я став а інженер з біомедицини Вивчаючи, як статеві хромосоми впливають на серце, я дізнався про одну цікаву функцію Х-хромосом на уроках природничих наук у старшій школі з ситцевий кіт приклад.
Самки ситцевих кішок майже завжди мають помаранчеві та чорні плями шерсті, оскільки ген, що визначає колір шерсті, знаходиться в Х-хромосомі. Коли помаранчева кішка спарюється з чорною кішкою, нащадки жіночої статі, які зазвичай успадковують одну Х-хромосому від кожного з батьків, будуть мати суміш помаранчевого та чорного хутра – одна Х-хромосома кодує помаранчеве хутро, а інша – чорне. З цієї причини коти-самці, які зазвичай мають одну X і одну Y-хромосому, мають суцільну оранжеву або чорну шерсть.
У ситцевих і черепахових кішок є різнокольорові ділянки шерсті, тому що в кожній клітині активується лише одна з двох їх Х-хромосом.
Як ця статева різниця в кольорі хутра відбувається біологічно? Як виявилося, клітини з ХХ хромосомами переживають Х-інактивація: Х-хромосома одного з батьків вимкнена в одних клітинах, тоді як Х-хромосома, успадкована від іншого батька, вимкнена в інших. У клітинах самок ситцевих кішок інактивація Х може призвести до плям оранжевого та чорного хутра, якщо одна Х-хромосома походить від батька з помаранчевим хутром, а інша Х-хромосома — від батька з чорним хутром.
Х-інактивація відбувається тому, що організмам, таким як кішки та люди, потрібна лише одна Х-хромосома для належного функціонування. Щоб забезпечити правильний «дозування», одна з Х-хромосом вимкнена в кожній клітині. Але деякі з генів на інактивованій Х-хромосомі уникнути інактивації і залишатися включеним. Насправді, до однієї третини генів Х-хромосоми у людей можуть уникнути інактивації, і вважається, що вони відіграють певну роль у регулювання здоров'я і хвороб.
Оскільки X-інактивація відбувається лише у тих людей, які мають більше ніж одну X-хромосому, дослідники, як я, вивчали, як гени, які уникають інактивації на другому X-хромосомі, впливають на здоров’я людей з XX-хромосомами. Ми виявили, що для певних умов, клітинна стать може бути в основі справи.
Зміна серця
Одне з захворювань, яке частково регулюють гени втечі Х-хромосоми стеноз аортального клапана, стан, при якому частина серця, яка контролює приплив крові до решти тіла, стає жорсткою і звужується. Це змушує серце працювати важче, щоб перекачувати кров і в кінцевому підсумку може призвести до серцевої недостатності. Так само, як у людини, яка намагається відкрити двері з іржавими петлями, серце втомлюється. Наразі не існує ефективних ліків, які б уповільнювали або зупиняли симптоми захворювання AVS.
Серця зі стенозом аортального клапана повинні сильніше перекачувати кров, щоб проштовхнути кров через звужений аортальний клапан до решти тіла. Авторство: SuneErichsen/Wikimedia Commons, CC BY-SA
За великим рахунком, вважають дослідники статеві гормони стимулювати статеві відмінності в жорсткості тканин клапана. справді, зниження рівня естрогену під час менопаузи може загостритися фіброз серця. Однак дослідження серцево-судинних захворювань у мишей XX і XY виявили, що статеві відмінності все ще зберігаються навіть після хірургічне видалення репродуктивні органи, які виробляють статеві гормони.
Ми з командою висунуто гіпотезу що гени, які уникають X-інактивації, будучи унікальними для людей з ХХ-хромосомами, можуть спричиняти ці відмінності в жорсткості клапана. Щоб перевірити цю ідею, ми розробили біоінженерні моделі тканини клапана з використанням гідрогелі. Гідрогелі імітують жорсткість тканини клапана краще, ніж традиційна чашка Петрі, що дозволяє нам вивчати клітини серця в середовищі, що більше нагадує тіло.
Тканина серця з XX хромосомами має вищу концентрацію клітин (пофарбованих в зелений колір, із синіми ядрами), які сприяють утворенню рубців, ніж клітини з XY хромосомами. Авторство: Браян Агуадо, CC BY-NC-ND
Ми виявили, що клітини, які ми вирощували на наших гідрогелевих моделях, змогли відтворити статеві відмінності, які спостерігаються в тканині клапана, а саме, клітини клапана з XX хромосомами мали більше рубців, ніж клітини з XY хромосомами. Більше того, коли ми знизили активність генів, які уникли X-інактивації, ми змогли зменшити рубці в клітинах XX хромосоми.
Нашим наступним кроком було використання наших моделей, щоб визначити, які методи лікування найкраще працюють для AVS на основі клітинної статі. Ми виявили, що клітини клапана XX були менш чутливими, ніж клітини XY, до цих препаратів, які спрямовані на гени, що сприяють утворенню рубців. Однак ліки, які специфічно спрямовані на гени, які уникають X-інактивації, мають більш сильний вплив на клітини ХХ.
Справедливий догляд для всіх
Статеві та гендерні відмінності в серцево-судинних захворюваннях дуже поширені. Наприклад, жінки рідше ніж чоловікам призначати серцево-судинні препарати, незважаючи на рекомендації рекомендацій, і трансгендерні особи у них вища частота серцевих нападів, ніж у цисгендерних людей.
Наша робота робить ще один крок до досягнення справедливості в розробці медичних засобів для лікування серцево-судинних захворювань. Беручи до уваги статеві хромосоми, моя команда і я віримо, що стратегії лікування можна оптимізувати для кожного, незалежно від клітини «seXX».
Автор Брайан Агуадо, асистент професора Каліфорнійського університету в Сан-Дієго.
Ця стаття була вперше опублікована в Росії Бесіда.
