от NYU Langone Health (Источник: https://phys.org/news/2023-04-links-stuck-stem-cells-hair.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=weekly-nwletter
Новое исследование показало, что некоторые стволовые клетки обладают уникальной способностью перемещаться между отделами роста в волосяных фолликулах, но с возрастом застревают и поэтому теряют способность созревать и поддерживать цвет волос.
Возглавляемая исследователями из медицинской школы Гроссмана Нью-Йоркского университета, новая работа была сосредоточена на клетках кожи мышей, а также обнаруженных у людей, называемых стволовыми клетками меланоцитов, или MCSC. Цвет волос зависит от того, получают ли нефункциональные, но постоянно размножающиеся пулы MCSC в волосяных фолликулах сигнал стать зрелыми клетками, которые вырабатывают белковые пигменты, ответственные за цвет.
Опубликованное в журнале Nature 19 апреля новое исследование показало, что MCSC удивительно пластичны. Это означает, что во время нормального роста волос такие клетки постоянно перемещаются взад и вперед по оси зрелости, проходя между отделениями развивающегося волосяного фолликула. Именно внутри этих компартментов MCSC подвергаются воздействию различных уровней зрелости, влияющих на белковые сигналы.
В частности, исследовательская группа обнаружила, что MCSC трансформируются между своим самым примитивным состоянием стволовых клеток и следующей стадией их созревания, состоянием транзитной амплификации, в зависимости от их местоположения.
Исследователи обнаружили, что по мере старения волос, их выпадения, а затем повторного отрастания все большее количество MCSC застревает в отсеке стволовых клеток, называемом выпуклостью волосяного фолликула. Там они остаются, не переходят в транзитно-амплифицирующее состояние и не возвращаются к своему первоначальному местоположению в зародышевом компартменте, где белки WNT подтолкнули бы их к регенерации в пигментные клетки.
«Наше исследование дополняет наше базовое понимание того, как стволовые клетки меланоцитов работают для окрашивания волос», — сказал ведущий исследователь Ци Сун, доктор философии, постдокторант NYU Langone Health. «Новообретенные механизмы повышают вероятность того, что такое же фиксированное расположение стволовых клеток меланоцитов может существовать и у людей. Если это так, то это представляет собой потенциальный способ обратить вспять или предотвратить поседение человеческих волос, помогая застрявшим клеткам снова перемещаться между развивающимися отделами волосяного фолликула «.
Исследователи говорят, что пластичность McSC отсутствует в других самовосстанавливающихся стволовых клетках, таких как те, которые составляют сам волосяной фолликул, которые, как известно, движутся только в одном направлении по установленной временной шкале по мере созревания. Например, клетки волосяного фолликула, усиливающие транзит, никогда не возвращаются к своему первоначальному состоянию стволовых клеток. Это отчасти помогает объяснить, почему волосы могут продолжать расти, даже когда их пигментация ослабевает, говорит Сан.
Более ранняя работа той же исследовательской группы из Нью-Йоркского университета показала, что передача сигналов WNT необходима для стимулирования созревания MCSC и выработки пигмента. Это исследование также показало, что MCSC во много триллионов раз меньше подвержены передаче сигналов WNT в выпуклости волосяного фолликула, чем в отсеке зародышей волос, который расположен непосредственно под выпуклостью.
В последних экспериментах на мышах, чьи волосы были физически состарены путем выщипывания и принудительного отрастания, количество волосяных фолликулов с MCSC, расположенными в выпуклости фолликула, увеличилось с 15% до выщипывания до почти половины после принудительного старения. Эти клетки оставались неспособными к регенерации или созреванию в меланоциты, продуцирующие пигмент.
Исследователи обнаружили, что застрявшие MCSC прекратили свое регенеративное поведение, поскольку они больше не подвергались воздействию большого количества сигналов WNT и, следовательно, их способности вырабатывать пигмент в новых волосяных фолликулах, которые продолжали расти.
Напротив, другие МСК, которые продолжали перемещаться взад и вперед между выпуклостью фолликула и зародышем волоса, сохраняли свою способность к регенерации в виде МСК, созреванию в меланоциты и выработке пигмента в течение всего двухлетнего периода исследования.
«Именно потеря хамелеоноподобной функции в стволовых клетках меланоцитов может быть ответственна за поседение и потерю цвета волос», — сказала старший исследователь исследования Маюми Ито, доктор философии, профессор кафедры дерматологии имени Рональда О. Перельмана и кафедры клеточной биологии в NYU Langone Health.
«Эти результаты свидетельствуют о том, что подвижность стволовых клеток меланоцитов и обратимая дифференцировка являются ключом к сохранению здоровья и цвета волос», — сказал Ито, который также является профессором кафедры клеточной биологии Нью-Йоркского университета в Лангоне.
Ито говорит, что команда планирует исследовать способы восстановления подвижности МСК или физического перемещения их обратно в зародышевый отсек, где они могут вырабатывать пигмент.
Для исследования исследователи использовали новейшие методы прижизненной 3D-визуализации и scRNA-seq, чтобы отслеживать клетки почти в режиме реального времени по мере их старения и перемещения внутри каждого волосяного фолликула.