Ранее предполагалось, что клетки организма у особей мужского и женского пола животных и человека имеют одинаковые молекулярные пути в онтогенезе, и поэтому в целях экономии средств все исследования, включая те, которые легли в основу доказательной медицины, проводились преимущественно на особях мужского пола (Clayton, 2016). Однако в дальнейшем выяснилось, что многие отличия в реакции на различные типы лечения у мужчин и женщин заключаются не только в эндокринной регуляции, но и в генетическом половом диморфизме на уровне внутриклеточных компонентов соматических клеток (Mauvais-Jarvis et al., 2020). Поскольку митохондрия-эндоплазматические контакты (МЭРК) являются не только высоко консервативными компонентами клетки, но и центральными участниками в большинстве заболеваний, изучение их свойств в контексте биологического пола становится актуальным для дальнейшего адекватного понимания патогенетических механизмов.

Целью работы был поиск полового диморфизма глиальных клеток мозга при старении в зависимости от наличия половых хромосом, и определении роли МЭРК в этом процессе.

Старение в первичной культуре астроцитов коры головного мозга достигалось уменьшением репликативного потенциала. Функциональные, молекулярные и структурные различия между культурами клеток, содержащих XX- и XY - половые хромосомы, оценивались после генотипирования новорожденных мышей, от которых были взяты клетки коры. Экспрессию ряда генов оценивали методом ПЦР в реальном времени, функциональное состояние клеток изучали с помощью кальциевого имиджинга с использованием кальциевого красителя Fluo-4-AM (Thermo Fischer, США). Иммунноцитохимическое маркирование астроцитарных клеток позволило идентифицировать клетки, состояние контактов между митохондриями и эндоплазматическим ретикулумом оценивали с помощью просвечивающей электронной микроскопии, содержание NSE, S100, BDNF и эстрадиола выявляли с помощью иммунноферментного анализа (ИФА) (Cloud-Clone, Китай).

Количественное определение белков и эстрадиола в клеточной среде и лизатах клеток методом ИФА не показал статистически достоверных различий между клетками, содержащих разные половые хромосомы. По кальциевому имиджингу in vitro обнаружена статистически достоверная разница в кальциевой активности астроцитарных клеток в зависимости от принадлежности половых хромосом на 8-м и 9-м пассажах. Длительность и частота кальциевых осцилляций у XX-генотипа была выше, чем у XY-генотипа. Обнаружены различия в жизнеспособности глиальных клеток между генотипами на поздних пассажах: в XX-генотипе жизнеспособность клеток выше, чем клеток с XY-генотипом. Была определена разница в экспрессии ряда генов: snpH; stat3; MFN; IgF1; Il6; cGamp. Обьем астроцитарных клеток XX-генотипа был больше, чем у астроглии XY-генотипа. В то же время, каких-либо ультраструктурных различий при качественном анализе между астроцитами разного генотипа по половым хромосомам не обнаружено.

Таким образом, выявлены данные, доказывающие существование различий в функциональных свойствах (кальциевая активность, экспрессия ряда генов) и морфометрических показателях (объем клеток) астроцитов при старении в зависимости от наличия половых хромосом, что свидетельствует о необходимости дальнейшего изучения полового диморфизма соматических клеток.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 22-15-20043.

It was previously assumed that cells in male and female animals and humans have the same molecular pathways in ontogenesis, and therefore, in order to save money, all studies, including those that formed the basis of evidence-based medicine, were carried out mainly on males (Clayton, 2016). However, later it turned out that many differences in the response to various types of treatment in men and women lie not only in endocrine regulation, but also in genetic sexual dimorphism at the level of intracellular components of cells in organism (Mauvais-Jarvis et al., 2020). Since mitochondria-endoplasmic contacts (MERCs) are not only highly conserved cellular components, but also central participants in most diseases, the study of their properties in the context of biological sex becomes important for further deep understanding of pathogenetic mechanisms.

The aim of the work was to search for the sexual dimorphism of brain glial cells during aging, depending on the presence of sex chromosomes, and to determine the role of MERC in this process.

Aging in the primary culture of cerebral cortex astrocytes was achieved by a replicative "passage" aging model. Functional, molecular, and structural differences between cell cultures containing XX- and XY-sex chromosomes were evaluated after genotyping of newborn mice from which the cortex cells were taken. The expression of a number of genes was assessed by real-time PCR, the functional state of cells was studied using calcium imaging using Fluo-4-AM calcium dye (Thermo Fischer, USA). Immunocytochemical labeling of astrocytic cells made it possible to identify the cells, the state of contacts between mitochondria and the endoplasmic reticulum was assessed using transmission electron microscopy, and the content of NSE, S100, BDNF, and estradiol was detected using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) (Cloud-Clone, China).

Quantitative determination of proteins and estradiol in the cell medium and cell lysates by ELISA showed no statistically significant differences between cells containing different sex chromosomes. Calcium imaging in vitro revealed a statistically significant difference in the calcium activity of astrocytic cells depending on the sex chromosomes at passages 8 and 9. The duration and frequency of calcium oscillations in the XX genotype was higher than in the XY genotype. Differences in the viability of glial cells between genotypes at late passages were found: in the XX genotype, the viability of cells is higher than in cells with the XY genotype. The difference in the expression of several genes was determined: snpH; stat3; MFN; IgF1; Il6; cGamp. The volume of astrocytic cells of the XX genotype was larger than that of the XY astroglia. At the same time, no ultrastructural differences were found in the qualitative analysis between astrocytes of different genotypes for sex chromosomes.

Thus, data have been revealed that prove the existence of differences in the functional properties (calcium activity, expression of a number of genes) and morphometric parameters (cell volume) of astrocytes during aging, depending on the presence of sex chromosomes, which indicates the need for further study of the sexual dimorphism of somatic cells.

The study was supported by the Russian Science Foundation, grant No. 22-15-20043.