Женский пол защитил мышей от перитонита

Ученые обнаружили разный уровень активности перитонеальных макрофагов в серозной оболочке брюшной полости у мышей разного пола и возраста. Авторы статьи, опубликованной в Science Immunology, также сообщают о том, что пол регулирует влияние местного гомеостаза на экспрессию генов перитонеальных макрофагов, которые ответственны за защиту серозной оболочки брюшной полости от инфекций. Так, у самок мышей обнаружилась повышенная устойчивость к перитониту, вызванному Streptococcus pneumoniae.

Различие женских и мужских организмов — половой диморфизм — проявляется не только в видимых невооруженным глазом особенностях анатомического строения самца и самки. Гормональный и биохимический профили, уровни экспрессии различных генов — все это также отличает один пол от другого. Немаловажной отличительной характеристикой полов является и предрасположенность организма к некоторым заболеваниям из-за разницы иммунного ответа у мужчин и женщин. Именно поэтому половой диморфизм, особенно в контексте терапии различных заболеваний, сейчас изучают все чаще.

Ученые под руководством Калума Бейна (Calum C. Bain) из Университета Эдинбурга в своем исследовании сосредоточились на макрофагах с рецепторами CD102 и CD209b с высокими уровнями экспрессии антигена F4/80 — маркера макрофагальных клеток. В своем предыдущем исследовании они уже выяснили, что, в отличие от резидентных макрофагов в других тканях, количество перитонеальных макрофагов CD102, приходящих из костного мозга, сильно зависит от пола: их оказалось больше у самцов, а не у самок мышей.

Сначала ученые исследовали влияние пола на пополнение пула перитонеальных макрофагов в зависимости от возраста мышей. В препубертатном периоде (четырехнедельный возраст) степень маркирования перитонеальных макрофагов CD102 желтым флуоресцентным белком была относительно сходной у мужских и женских особей с незначительным преобладанием у самок. К шестнадцатинедельному возрасту число макрофагов CD102 увеличилось как у самцов, так и у самок мышей по сравнению с их четырехнедельными показателями, однако более высокие уровни маркирования были обнаружены среди перитонеальных макрофагов самцов (P < 0,0001). Таким образом, пол влияет на дифференцировку перитонеальных макрофагов не в костном мозге (то есть не на уровне высокой потентности клеток), а непосредственно в серозных полостях (p < 0,01), причем это влияние удается обнаружить только после полового созревания.

При этом не было обнаружено разницы (P < 0.0001) в числе CD102 макрофагов в плевральной полости, где как мужские, так и женские макрофаги демонстрировали высокие уровни маркировки. Эти данные подтверждают, что перитонеальная среда контролирует оборот макрофагов и что половой диморфизм этих макрофагов возникает после половой зрелости.

Число флюоресцирующих CD102 перитонеальных макрофагов у самцов и самок мышей в разном возрасте

Предположив, что такая разница в числе перитонеальных CD102 макрофагов у взрослых самцов и самок мышей продиктована различиями гормональных статусов, ученые удалили у самок мышей яичники с двух сторон. Яичники отвечают за синтез эстрогенов — женских половых гормонов. Для контроля другим самкам удалили только один яичник или провели лапаротомию без иных вмешательств. Двустороннее удаление яичников не привело к увеличению числа CD102 перитонеальных макрофагов по сравнению с контрольными группами.
Чтобы проверить, влияют ли вообще эстрогены на численность перитонеальных макрофагов у самок, ученые давали самкам без яичников экзогенный эстрадиол. Такая заместительная терапия не оказала никакого влияния на число CD102 перитонеальных макрофагов у мышей с удаленными яичниками. Таким образом, женская половая система контролирует дифференцировку и распределение макрофагов в брюшной полости мышей независимо от эстрогенов.

Далее ученые провели популяционное секвенирование РНК перитонеальных CD102 макрофагов. Чтобы исключить потенциальные эффекты менструального цикла, стадии цикла каждой самки подтверждались вагинальной цитологией. Кроме того, чтобы ограничить эффекты циркадного ритма, мышей усыпляли в одно и то же время каждый день. Дифференциальный анализ экспрессии генов показал, что 486 транскриптов мРНК в перитонеальных CD102+ макрофагах экспрессировались по-разному у самцов и самок.

Анализ 148 наиболее активно экспрессирующихся в женских перитонеальных макрофагах транскриптов мРНК показал, что большая их часть связана с иммунной функцией: лектиновые рецепторы Clec4g типа С, Cd209a и Cd209b, компоненты комплемента C4b, C1qa и C3, иммунорегуляторный цитокин Tgfb2, В-клеточный хемоаттрактант Cxcl13 и фагоцитарный рецептор Timd4. При этом ученые не обнаружили полового диморфизма в экспрессии Toll-подобных рецепторов (TLR).

Затем ученые определили, являются ли транскрипционные различия в популяции клеток результатом различий генов на клеточном уровне или диморфизм является отражением дифференциального состава популяции. Для этого ученые исследовали как мононуклеарные фагоциты CD102 с низким уровенем F4/80, так и резидентные CD102+ клетки. Десять тысяч отсортированных клеток каждого пола были секвенированы, и после контроля качества анализ был проведен на 4341 и 2564 клетках женского и мужского пола соответственно.

Анализ выявил шесть кластеров, которые присутствовали как в мужских, так и в женских клетках. У обоих полов большинство клеток находилось в кластере 5, в котором обнаруживались маркеры резидентных макрофагов CD102+, такие как Icam2, Prg4, VSig4 и Tgfb2, которые являются частью основной транскрипционной сигнатуры перитонеальных макрофагов; клетки кластера 5 также экспрессируют маркеры долгоживущих макрофагов, включая Timd4 и Apoc1. Кластер 5 чаще встречался у самок, тогда как мужские клетки обнаруживались в кластерах 1, 2, 3 и 6. Оказалось, что дифференцированная пролиферация женских и мужских перитонеальных макрофагов не обусловлена внутриклеточными различиями в их пролиферативной активности. В совокупности эти данные демонстрируют, что и локальные влияния, и разная скорость выхода макрофагов из костного мозга способствуют половому диморфизму, наблюдаемому в перитонеальных макрофагах.

Предполагая, что дифференциальная экспрессия ключевых рецепторов, таких как CD209b, может наделить женские макрофаги повышенной активностью против бактериальной инфекции и зная, что в низких дозах перитонеальные макрофаги, и в частности CD209b, незаменимы для защитного иммунитета ученые исследовали острый перитонит, вызванный бактерией Streptococcus pneumoniae. Поскольку CD209b экспрессируется исключительно CD102+ макрофагами в брюшной полости, эта модель позволила непосредственно оценить важность дифференциальной экспрессии CD209b макрофагами CD102+ в элиминации бактерий. Самки оказались способны контролировать инфекцию S. pneumoniae, показывая более низкие уровни бактерий в брюшинной жидкости по сравнению с самцами. Через 20 часов после инфицирования в полости самки обнаруживалось меньше нейтрофилов и Ly6Chi моноцитов по сравнению с самцами мышей. При этом более высокое количество CD209b-экспрессирующих макрофагов сохранялось в женской полости. Таким образом, диморфная экспрессия ключевых иммунных рецепторов и молекул приводит к дифференциальной способности справляться с местной бактериальной инфекцией.

Абсолютное количество CD102+ макрофагов и CD209b+CD102+ макрофагов в брюшной полости через 20 часов после инфицирования 103 КОЕ S. pneumoniae

1/2 Это исследование подчеркивает важность учета возраста и пола при понимании реакции брюшины на инфекцию. Дальнейшая работа необходима для понимания молекулярных процессов локальных сигналов, управляющих этим процессом.
Такая тонкая регуляция половых различий у животных наблюдается не всегда. Например, в нашей недавней статье мы рассказывали о том, что половой диморфизм у канареек определяется всего лишь одним геном.

Вячеслав Гоменюк

https://nplus1.ru/