Мозг мужчины в среднем больше женского благодаря мужским половым гормонам

Ученые из Великобритании использовали органоиды мозга, чтобы понять, почему мужской мозг в среднем больше, чем женский. Постоянное воздействие андрогенов на органоиды активировало пролиферацию клеток-предшественников, а периодическое воздействие приводило к значительному увеличению числа нейронов. При этом неважно, из чьих клеток состояли органоиды — мужских или женских.

Credit:
nexusplexus | 123rf.com

Мозг мужчины физиологически отличается от мозга женщины. Так, у мужчин и женщин разная склонность к развитию таких неврологических состояний, как шизофрения и расстройства аутистического спектра (РАС), что говорит о существовании различий в структуре и (или) функциях мозга. Самая очевидная разница — в размере мозга; у мужчин мозг в среднем больше. Вариация размеров мозга в пределах нормы никак не связана с умственными способностями, однако очень интересно разобраться в механизмах возникновения различий. Опыты на животных дают противоречивые результаты, поэтому в новой работе ученые из Великобритании использовали органоиды мозга из человеческих клеток.

Нейронные клетки-предшественники мужчин и женщин одинаково реагировали на половые гормоны, поэтому авторы предполагают, что половые хромосомы не влияют на нейрогенез в переднем мозге, по крайней мере, на этой модели.

После этого органоиды обрабатывали тестостероном, дигидротестостероном (ДГТ) и эстрадиолом. Авторы показали, что андрогены увеличивают число и скорость пролиферации базальных клеток-предшественников. Выявили также признаки активации пролиферации радиальной глии, нейральных стволовых клеток. Эффект андрогенов на пролиферацию обратим.

Под действием андрогенов андрогеновый рецептор (AR) перемещается в ядро, где работает в качестве транскрипционного фактора. Андрогены увеличивали уровень экспрессии AR, особенно в радиальной глии. При помощи RNA-seq ученые показали, что андрогены усиливали экспрессию генов, ассоциированных с развитием нервной системы (HDAC2, HDAC3, YBX1 и EML1), а также с РАС (MCM4, PHB1) и с шизофренией (VPS13C, SELENBP1, GABBR1 и SPTLC2). Более подробно авторы остановились на эффекте, который оказывают андрогены на деацетилазы гистонов (HDAC) и на гены, ассоциированные с биогенезом рибосом, а также на mTOR-сигналинг.

Есть свидетельства того, что РАС и шизофрения ассоциированы с нарушением баланса между возбуждающими и тормозящими нейронами. Авторы показали, что клетки-предшественники тормозных нейронов слабее реагируют на андрогены.

Постоянное воздействие андрогенов на органоиды не приводило к росту числа нейронов, несмотря на увеличение числа базальных клеток-предшественников. Авторы предположили, что постоянное присутствие андрогенов поддерживало клетки-предшественники в пролиферативном состоянии. При периодическом воздействии андрогенов (18 дней с ДГТ, 17 дней без ДГТ) число нейронов значительно возросло. В ходе эмбрионального развитие тестостерон также воздействует на мозг не постоянно.

Модель кривой роста показала, что выявленная разница в нейрогенезе приведет к увеличению числа нейронов на 9,4%, что близко к результатам, полученным с помощью метаанализа.

Таким образом, воздействие андрогенов на органоиды мозга приводит к росту числа нейронов, при этом неважно, сформирован ли органоид из мужских или женских клеток. Воздействие андрогенов никак не повлияло на органоиды из мышиных клеток, что говорит о существовании значительных различий в развитии мозга у грызунов и приматов.

Источник

Kelava I., et al. Androgens increase excitatory neurogenic potential in human brain organoids // Nature (2022), published January 19, 2022, DOI: 10.1038/s41586-021-04330-4

Добавить в избранное

Вам будет интересно