Биоматериалы всё чаще применяют у пожилых пациентов, а клинические данные показывают, что женщины чаще сталкиваются с осложнениями после имплантации. Вокруг этой работы уже накоплены исследования о том, как клетки строят тело, как опухоль создаёт своё генеалогическое древо и как Т-клетки узнают врага. Однако влияние возраста и пола на реакцию организма на имплантат оставалось плохо изученным, особенно в контексте хронического фиброза.
Мышам линии C57BL6 в возрасте 2 и 18 месяцев создавали дефект четырёхглавой мышцы бедра и заполняли его частицами поликапролактона или полиэтилена. Через шесть недель ткань извлекали и анализировали с помощью секвенирования РНК, проточной цитометрии и гистологических окрасок, включая иммунофлуоресценцию. Для оценки активности генов использовали анализ обогащения наборов генов, а для количественной оценки фиброза применяли программное обеспечение QuPath.
Секвенирование РНК выявило более трёх тысяч дифференциально экспрессируемых генов между полами в одном возрасте, тогда как между возрастами внутри одного пола различий было меньше двухсот. У самок, независимо от возраста, были повышены гены воспаления и внеклеточного матрикса, включая фибриллярные коллагены. Однако гистология не показала значимых различий в толщине коллагеновых волокон у самок, зато у молодых самцов наблюдался более зрелый коллаген по данным пикросириуса красного. Проточная цитометрия показала, что у старых самцов увеличивается доля CD8+ Т-клеток, а у самок в материале-индуцированном фиброзе растёт доля CD4+ Т-клеток. Макрофаги у самок в присутствии имплантата экспрессировали больше CD86, маркера провоспалительного фенотипа, тогда как у самцов был выше CD206, связанный с ремоделированием матрикса.
Эта работа стоит несколько особняком от соседних исследований, которые фокусируются на клеточных механизмах или свойствах материалов. Здесь впервые систематически сравнены возраст и пол в одной модели фиброза с двумя разными имплантатами, что выявляет контекстно-зависимые эффекты. В отличие от работ, изучающих только один фактор, данное исследование показывает, что прогноз ответа на имплантат требует учёта обоих переменных и не может опираться только на транскриптомные данные.
Тема может развиваться в сторону выяснения механизмов, лежащих в основе половых различий: роль гормонов и хромосомного набора. Также перспективно изучить, как возрастные изменения в стромальных клетках и накопление стареющих клеток влияют на фиброз вокруг имплантата. Возможно, будут разработаны материалы с учётом пола и возраста пациента, например, с разной скоростью деградации или иммуномодулирующими покрытиями.
Результаты повлияют на доклинические испытания биоматериалов, заставляя включать оба пола и разные возрастные группы. Это также важно для разработки иммуномодулирующих материалов, нацеленных на макрофаги, поскольку их фенотип зависит от пола и возраста.
Следующим шагом может быть изучение роли половых гормонов и хромосомного набора в наблюдаемых различиях. Также стоит проверить, сохраняются ли эти закономерности у других линий мышей и при использовании биодеградируемых материалов.
Работа напрямую связана с нерешённой проблемой в области биоматериалов: почему одни пациенты отторгают имплантат, а другие нет. Возраст и пол являются ключевыми переменными, которые до сих пор часто игнорируются в доклинических исследованиях, что может приводить к ошибочным выводам о безопасности и эффективности.
Разница в экспрессии генов между полами в одном возрасте превышала 3000 генов, тогда как между возрастами внутри одного пола было менее 200 различий. Это показывает, насколько сильнее пол влияет на транскриптом, чем возраст в данной модели.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.