Половые различия в клетках сердца могут влиять на исходы заболеваний

Сердечные заболевания являются убийцей номер один среди мужчин и женщин, но часто они проявляются по-разному в зависимости от пола. Существуют гендерные различия в частоте, результатах и возрасте начала различных типов сердечных проблем. Некоторые из этих различий можно объяснить социальными факторами — например, женщины испытывают менее распознаваемые симптомы при сердечных приступах, и поэтому их диагностика и лечение могут занять больше времени — но другие, вероятно, зависят от глубинных различий в биологии.

Сотрудник Института Уайтхеда Дэвид Пейдж и его коллеги теперь выявили некоторые из этих основных биологических различий в здоровых мужских и женских сердцах, которые могут способствовать наблюдаемым различиям в заболеваемости.

«Мне кажется, что врачи склонны считать, что половые различия в сердечных заболеваниях обусловлены различиями в поведении», — говорит соавтор исследования Майя Талукдар. «Поведенческие факторы действительно вносят свой вклад, но даже если вы их учитываете, вы все равно видите половые различия. Это означает, что есть более базовые физиологические различия, которые ими движут».

Пейдж и члены его лаборатории изучают биологию, лежащую в основе половых различий в здоровье и болезнях, и недавно они обратили свое внимание на сердце. В статье, опубликованной в журнале Circulation, посвященном здоровью, работа под руководством Талукдар и еще одного соавтора исследования Лукаша Чматала показывает, что существуют различия в том, как здоровые мужские и женские сердечные клетки, в частности кардиомиоциты, мышечные клетки, отвечающие за биение сердца, генерируют энергию.

«Сердце — это усердно работающий насос, и сердечная недостаточность часто влечет за собой энергетический кризис, при котором сердце не может собрать достаточно энергии, чтобы перекачивать кровь достаточно быстро для удовлетворения потребностей организма», — говорит Пейдж. «Что интригует в наших текущих результатах и их связи с болезнями сердца, так это то, что мы обнаружили половые различия в генерации энергии в кардиомиоцитах, и это, вероятно, по-разному настраивает мужчин и женщин на столкновение с сердечной недостаточностью».

Пейдж и коллеги начали свою работу с поиска половых различий в здоровых сердцах, поскольку они предполагают, что они влияют на половые различия в сердечных заболеваниях. Различия в базовой биологии в здоровом состоянии часто влияют на результаты при столкновении с болезнью; например, люди с одной копией серповидноклеточного признака более устойчивы к малярии, определенные версии гена HLA связаны с более медленным прогрессированием ВИЧ, а варианты определенных генов могут защищать от развития слабоумия.

Выявление базовых черт в сердце и выяснение того, как они взаимодействуют с сердечными заболеваниями, может не только раскрыть больше информации о сердечных заболеваниях, но и может привести к новым терапевтическим стратегиям. Если у одной группы есть черта, которая естественным образом защищает их от сердечных заболеваний, то исследователи потенциально могут разработать медицинскую терапию, которая вызовет или воссоздаст эту защитную особенность у других. Таким образом, Пейдж и коллеги надеются, что их работа по выявлению базовых половых различий в конечном итоге может способствовать прогрессу в профилактике и лечении сердечных заболеваний.

Новая работа делает первый шаг, выявляя соответствующие базовые половые различия. Исследователи объединили свои знания о половых различиях с экспертизой в области сердца, предоставленной соавторами Кристин Сейдман и профессором Джонатаном Сейдманом из Гарвардской медицинской школы и профессором Золтаном Арани из Университета Пенсильвании.

Наряду с предоставлением экспертных знаний в области сердца, Сейдманы и Арани предоставили данные, собранные со здоровых сердец. Получить доступ к здоровой сердечной ткани сложно, поэтому исследователи были счастливы, что смогли провести новый анализ существующих наборов данных, которые ранее не рассматривались в контексте половых различий. Исследователи также использовали данные из общедоступного проекта Genotype-Tissue Expression Project. В совокупности наборы данных предоставили информацию об экспрессии генов в больших объемах и отдельных клетках, а также метаболомике сердечной ткани, в частности кардиомиоцитов.

Исследователи искали эти наборы данных на предмет различий между мужскими и женскими сердцами и обнаружили доказательства того, что женские кардиомиоциты имеют более высокую активность в первичном пути генерации энергии, чем мужские кардиомиоциты. Окисление жирных кислот (FAO) — это путь, который производит большую часть энергии, питающей сердце, в форме энергетической молекулы АТФ. Исследователи обнаружили, что многие гены, участвующие в FAO, имеют более высокие уровни экспрессии в женских кардиомиоцитах. Метаболомные данные подкрепили эти выводы, показав, что женские сердца имеют больший поток свободных жирных кислот, молекул, используемых в FAO, и что женские сердца используют больше свободных жирных кислот, чем мужские, для генерации АТФ.

В целом эти результаты показывают, что существуют фундаментальные различия в том, как женские и мужские сердца генерируют энергию для перекачивания крови. Необходимы дальнейшие эксперименты, чтобы выяснить, способствуют ли эти различия половым различиям, наблюдаемым при болезнях сердца. Исследователи подозревают, что эта связь вероятна, поскольку выработка энергии необходима для работы сердца и его отказа.

Тем временем Пейдж и сотрудники его лаборатории продолжают исследовать биологию, лежащую в основе половых различий в тканях и органах по всему телу.

«Нам предстоит многое узнать о молекулярных истоках половых различий в здоровье и болезнях», — говорит Чматал. «Меня воодушевляет то, что знания, которые приходят из этих фундаментальных научных открытий, могут привести к лечению, которое принесет пользу мужчинам и женщинам, а также к изменениям в политике, которые учитывают половые различия при определении того, как обучаются врачи, а также как диагностируются и лечатся пациенты».