Badanie przeprowadzone przez naukowców z New York University School of Medicine wykazało, że komórki macierzyste melanocytów (McSC) są niezbędne do utrzymania koloru włosów, ale z wiekiem tracą zdolność przemieszczania się między rosnącymi częściami mieszków włosowych. Ta utrata ruchu prowadzi do siwych włosów. MCSC są plastyczne, co oznacza, że nieustannie przemieszczają się między etapami dojrzewania i przedziałami w mieszku włosowym. Jednak w miarę jak włosy często się starzeją i odrastają, więcej CSC utknie w wybrzuszeniu mieszków włosowych i nie jest w stanie dojrzewać do komórek produkujących pigment. Naukowcy są przekonani, że przywrócenie ruchu CSC lub przeniesienie ich z powrotem do komory zarodkowej może odwrócić lub zapobiec siwieniu włosów u ludzi.
Badanie przeprowadzone przez naukowców z New York University School of Medicine wykazało, że komórki macierzyste melanocytów (McSC) z wiekiem tracą zdolność przemieszczania się między częściami mieszków włosowych, co prowadzi do siwienia włosów. Przywrócenie ruchliwości McSC lub przywrócenie go do przedziału zarodkowego może odwrócić lub zapobiec siwieniu włosów u ludzi.
Nowe badanie pokazuje, że niektóre komórki macierzyste mają wyjątkową zdolność przemieszczania się między komorami wzrostu mieszków włosowych, ale słabną z wiekiem, a tym samym tracą zdolność do dojrzewania i utrzymywania koloru włosów.
Nowe prace prowadzone przez naukowców z New York University Grossman School of Medicine koncentrowały się na komórkach skóry myszy, które występują również u ludzi, zwanych komórkami macierzystymi melanocytów lub CSC. Kolor włosów jest kontrolowany przez to, czy pule niefunkcjonalnych, ale stale namnażających się MCSC w mieszkach włosowych otrzymują sygnał, aby stać się dojrzałymi komórkami, które wytwarzają pigmenty białkowe odpowiedzialne za kolor.
Publikacja w czasopiśmie Natura Nowe badanie z 19 kwietnia pokazuje, że komórki MCS są znacznie plastyczne. Oznacza to, że podczas normalnego wzrostu włosów komórki te nieustannie poruszają się tam iz powrotem na osi dojrzewania, przemieszczając się między częściami rosnącego mieszków włosowych. To właśnie w tych przedziałach CSC są narażone na różne poziomy sygnalizacji białkowej, które wpływają na dojrzewanie.
W szczególności zespół badawczy odkrył, że wrodzone komórki macierzyste przełączają się między swoim bardziej prymitywnym stanem komórek macierzystych a kolejnym etapem ich dojrzewania, stanem wzmocnionym tranzytem, w zależności od ich lokalizacji.
Komórki macierzyste barwiące włosy (po lewej, różowe) muszą znajdować się w komorze zarodkowej włosa, aby je aktywować (po prawej), aby przekształciły się w pigment. Źródło: dzięki uprzejmości Springer-Nature Publishing lub Nature
Naukowcy odkryli, że gdy włosy starzeją się, wypadają, a następnie wielokrotnie odrastają, coraz większa liczba CSC utknie w przedziale komórek macierzystych zwanym wybrzuszeniem mieszków włosowych. Tam jednak nie dojrzewają w stanie amplifikacji tranzytowej i nie przemieszczają się do swojego pierwotnego miejsca w komorze zarodkowej, gdzie białka WNT spowodowałyby ich regenerację w komórki barwnikowe.
„Nasze badanie poszerza naszą podstawową wiedzę na temat tego, jak komórki macierzyste melanocytów barwią włosy” – powiedział główny badacz badania Qi Sun, doktor habilitowany w NYU Langone Health. „Nowo odkryte mechanizmy stwarzają prawdopodobieństwo, że u ludzi istnieje takie samo stałe umiejscowienie komórek macierzystych melanocytów. Jeśli tak, stanowi to potencjalną ścieżkę do odwrócenia lub zapobiegania siwieniu ludzkich włosów, pomagając zablokowanym komórkom w cofnięciu się między segmentami rosnącego włosa” mieszek włosowy”.
Naukowcy twierdzą, że plastyczności McSC nie można znaleźć w innych samoodnawiających się komórkach macierzystych, takich jak te, które tworzą sam mieszek włosowy, o których wiadomo, że w miarę dojrzewania poruszają się tylko w jednym kierunku zgodnie z ustalonym harmonogramem. Na przykład komórki trans-amplifikujących się mieszków włosowych nigdy nie powracają do pierwotnego stanu komórek macierzystych. Sun mówi, że to częściowo pomaga wyjaśnić, dlaczego włosy nadal rosną, nawet gdy pigmentacja zawodzi.
Poprzednia praca tego samego zespołu badawczego z NYU wykazała, że sygnalizacja WNT była niezbędna do pobudzenia McSC do dojrzewania i produkcji pigmentu. Badanie to wykazało również, że allogeniczne komórki macierzyste były tryliony razy mniej narażone na sygnalizację WNT w wybrzuszeniu mieszków włosowych niż w przedziale zarodkowym włosa, który znajduje się bezpośrednio pod wybrzuszeniem.
W najnowszych eksperymentach na myszach, które fizycznie starzeją włosy poprzez wyrywanie i wymuszony odrost, liczba mieszków włosowych zawierających McSC obecnych w wybrzuszeniu mieszków włosowych wzrosła z 15% przed wyskubywaniem do prawie połowy po wymuszonym starzeniu. Komórki te pozostawały niezdolne do regeneracji lub dojrzewania do melanocytów wytwarzających pigment.
Naukowcy odkryli, że zablokowane McSC zatrzymały swoje zachowanie regeneracyjne, ponieważ nie były już narażone na tak dużą sygnalizację WNT, a tym samym ich zdolność do wytwarzania pigmentu w nowych mieszkach włosowych, które nadal rosły.
Natomiast inne komórki macierzyste, które nadal poruszały się tam iz powrotem między wybrzuszeniem mieszków włosowych a mieszkiem włosowym, zachowały swoją zdolność do regeneracji jako melanocyty, dojrzewania do melanocytów i produkcji pigmentu przez cały dwuletni okres badań.
Starszy autor badania Mayumi Ito, MD, profesor na Wydziale Dermatologii i Wydziale Dermatologii, powiedział Ronald O. biologii komórki na NYU Langone Health.
„Te odkrycia sugerują, że ruchliwość komórek macierzystych melanocytów i odwracalne różnicowanie są kluczem do utrzymania zdrowia i koloru włosów” – powiedział Ito, który jest również profesorem na Wydziale Biologii Komórki na Uniwersytecie Nowojorskim Langone.
Ito mówi, że zespół planuje zbadać sposoby przywrócenia ruchliwości CSC lub faktycznego przeniesienia ich z powrotem do komory zarodkowej, gdzie mogą produkować barwnik.
W badaniu naukowcy wykorzystali najnowocześniejsze obrazowanie wewnątrzoczodołowe 3D i techniki scRNA-seq do śledzenia komórek w czasie zbliżonym do rzeczywistego, gdy starzeją się i poruszają w każdym mieszku włosowym.
Odniesienie: „Odróżnicowanie utrzymuje komórki macierzyste melanocytów w dynamicznym miejscu” Qi Sun, Wendy Lee, Hai Hu, Tatsuya Ogawa, Sophie De Leon, Ioanna Katehis, Chae Ho Lim, Makoto Takeo, Michael Cammer, M. Mark Taketo, Denise L. Jay, Sarah E. Millar i Mayumi Ito, 19 kwietnia 2023 r., dostępne tutaj. Natura.
DOI: 10.1038/s41586-023-05960-6
Finansowanie badania zostało zapewnione przez NIH Grants P30CA016087, S10OD021747, R01AR059768, R01AR074995 i U54CA263001; a Departament Obrony przyznaje W81XWH2110435 i W81XWH2110510.
Oprócz Sun i Ito, inni badacze z NYU Langone zaangażowani w to badanie to współbadacze: Wendy Lee, Hei Ho, Tatsuya Ogawa, Sophie de Leon, Iwana Katehise, Chae Ho Lim, Makoto Takeo, Michael Kamer i Dennis Gay. Innymi współautorami badania są M.
„Introwertyk. Myśliciel. Rozwiązuje problemy. Specjalista od złego piwa. Skłonny do apatii. Ekspert od mediów społecznościowych. Wielokrotnie nagradzany fanatyk jedzenia.”
