当涉及到心脏病时,细胞的性别很重要

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当涉及到心脏病时,细胞的性别很重要
患有主动脉瓣狭窄的心脏必须更用力地泵血,将血液通过狭窄的主动脉瓣推到身体的其他部位。信贷:SuneErichsen /维基共享CC冲锋队

大多数哺乳动物,包括人类,都有两个性染色体一个性染色体通常遗传自父母双方,它们在身体的每个细胞中配对为XX或XY。拥有XX染色体的人通常被认为是女性,拥有XY染色体的人通常被认为是男性。这些染色体上的基因在发育和功能中起着关键作用,包括心脏病是如何发展的

在我成为生物医学工程师研究性染色体如何影响在美国,我在高中科学课上学到了X染色体的一个奇特功能杂色猫的例子。

雌性白花猫几乎都有橙色和黑色的皮毛斑点,因为决定被毛颜色的基因在X染色体上。当一只橙色的猫和一只黑猫交配时,通常情况下,它们会从亲本各继承一条X染色体,它们的毛发是橙色和黑色的混合——一条X染色体编码橙色皮毛,另一条编码黑色皮毛。因此,通常有一条X染色体和一条Y染色体的公猫有纯橙色或黑色的皮毛。

从生物学角度来看,这种毛发颜色的性别差异是如何发生的?事实证明,具有XX染色体的细胞会经历X-inactivation:来自父母一方的X染色体在某些细胞中关闭,而来自父母另一方的X染色体在另一些细胞中关闭。在雌性白花猫的细胞中,如果一条X染色体来自橙色皮毛的亲本,另一条X染色体来自黑色皮毛的亲本,X失活会导致橙色和黑色皮毛的斑点。

X染色体失活是因为像猫和人这样的生物只需要一条X染色体就能正常工作。以确保正确的“剂量,每个细胞中有一条X染色体被关闭。但是有些在失活的X染色体上逃脱失活保持兴奋。事实上,高达三分之一人类X染色体上的某些基因可以避免失活,它们被认为在癌症中发挥了作用调节健康和疾病

因为X失活只发生在那些有多个X染色体的人身上,像我这样的研究人员一直在研究在第二个X染色体上没有失活的基因是如何影响拥有XX染色体的人的健康的。我们发现在某些条件下,细胞性可能是问题的核心。

白斑猫和玳瑁猫的皮毛颜色多样,因为它们的两个X染色体中只有一个在每个细胞中被激活。

改变心意

X染色体逃逸基因部分控制的一种疾病是主动脉瓣狭窄在这种情况下,控制血液流向身体其他部位的心脏部分变硬变窄。这会使心脏更加努力地泵血,最终导致心力衰竭。就像一个人试图推开一扇铰链生锈的门一样,心也会累。目前没有有效的药物可以减缓或阻止AVS疾病的症状。

我的实验室研究性染色体如何影响AVS等心血管疾病。先前的研究已经表明,拥有XX和XY染色体的人的瓣膜会以不同的方式硬化。一般来说,拥有XX染色体的人疤痕增加,称为纤维化,而拥有XY染色体的人钙沉积增加。考虑到这些差异,我怀疑给每个人服用相同的药物可能不是治疗AVS的最佳方法。但究竟是什么导致了这些差异呢?

总的来说,研究人员认为性荷尔蒙瓣膜组织硬化的驱动性别差异。的确,降低雌激素水平更年期会加重心脏纤维化。然而,对XX和XY小鼠心血管疾病的研究发现,性别差异即使在之后仍然存在外科手术切割生殖器官:产生性激素的生殖器官

我和我的团队假设没有x失活的基因,对于拥有XX染色体的人来说是独一无二的,可能会导致瓣膜硬化的这些差异。为了验证这一想法,我们开发了瓣膜组织的生物工程模型水凝胶.水凝胶可以模拟瓣膜组织的硬度比传统的培养皿培养基好使我们能够在更接近人体的环境中研究心脏细胞。

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当涉及到心脏病时,细胞的性别很重要
具有XX染色体的心脏组织比具有XY染色体的细胞具有更高浓度的促进瘢痕形成的细胞(绿色,细胞核为蓝色)。来源:布莱恩·阿瓜多CC BY-NC-ND

我们发现,我们在水凝胶模型上培养的细胞能够复制瓣膜组织中的性别差异——即,具有XX染色体的瓣膜细胞比具有XY染色体的瓣膜细胞有更多的疤痕。此外,当我们降低那些逃脱x失活的基因的活性时,我们能够减少XX染色体细胞中的疤痕。

我们的下一步是使用我们的模型,根据细胞性别确定哪些治疗方法对AVS最有效。我们发现,XX瓣膜细胞对这些针对促进瘢痕形成的基因的药物的敏感性低于XY细胞。特别是药物然而,避免x失活对XX有更强的影响

平等照顾所有人

心血管疾病的性别差异非常严重。例如,女性不太可能尽管有指南建议,但服用心血管药物的人数比男性多变性人有更高的心脏病发作率。

我们的工作朝着在开发心血管疾病医疗疗法方面实现公平又迈进了一步。通过考虑到这一点,我和我的团队相信,无论细胞“性别”如何,治疗策略都可以针对每个人进行优化。

更多信息:Brian A. Aguado等,逃避X染色体失活的基因调节瓣膜肌成纤维细胞的性别差异,循环(2022)。DOI: 10.1161 / CIRCULATIONAHA.121.054108
期刊信息: 循环

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引用:当涉及到心脏病时,细胞的性别很重要(2022,3月21日)检索于2022年12月16日从//www.pyrotek-europe.com/news/2022-03-sex-cells-heartdisease.html
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