Исследование связывает «застрявшие» стволовые клетки с поседением волос

Новое исследование показывает, что определённые стволовые клетки обладают уникальной способностью перемещаться между отсеками роста в волосяных фолликулах, но с возрастом «застревают» и теряют способность созревать и поддерживать цвет волос.

Работа под руководством исследователей из Медицинской школы Гроссмана Нью-Йоркского университета была сосредоточена на меланоцитарных стволовых клетках (McSCs), обнаруженных в коже мышей и человека. Цвет волос контролируется тем, получают ли нефункциональные, но постоянно размножающиеся пулы McSCs внутри фолликулов сигнал стать зрелыми клетками, производящими белковые пигменты.

Исследование, опубликованное в журнале Nature 19 апреля, показало, что McSCs обладают замечательной пластичностью. В ходе нормального роста волос эти клетки постоянно движутся вперед и назад по оси созревания, перемещаясь между отсеками развивающегося волосяного фолликула, где они подвергаются воздействию разных уровней белковых сигналов, влияющих на созревание.

Команда обнаружила, что McSCs трансформируются между своим наиболее примитивным стволовым состоянием и следующей стадией созревания — состоянием транзитного усиления — в зависимости от их местоположения.

По мере старения, выпадения и повторного роста волос всё большее количество McSCs застревает в отсеке для стволовых клеток, называемом выпуклостью волосяного фолликула. Там они остаются, не созревают до состояния транзитного усиления и не возвращаются в своё исходное положение в зародышевом отсеке, где белки WNT побудили бы их к регенерации в пигментные клетки.

«Наше исследование добавляет к базовому пониманию того, как меланоцитарные стволовые клетки работают для окрашивания волос. Новооткрытые механизмы повышают вероятность того, что такая же фиксация положения McSCs может существовать и у людей. Если это так, это представляет потенциальный путь для обращения вспять или предотвращения поседения человеческих волос, помогая заблокированным клеткам снова перемещаться между отсеками развивающегося фолликула», — сказал ведущий исследователь Ци Сун.

Исследователи отмечают, что такая пластичность не характерна для других самообновляющихся стволовых клеток, например, тех, которые составляют сам волосяной фолликул и движутся только в одном направлении по установленной временной шкале.

В экспериментах с мышами, чьи волосы были физически состарены выщипыванием и принудительным отращиванием, количество фолликулов с McSCs, застрявшими в выпуклости, увеличилось с 15% до выщипывания до почти половины после принудительного старения. Эти клетки оставались неспособными к регенерации или созреванию в продуцирующие пигмент меланоциты.

Застрявшие McSCs прекратили регенеративное поведение, так как больше не подвергались значительной передаче сигналов WNT, что лишило их способности производить пигмент в новых растущих фолликулах.

В отличие от них, другие McSCs, продолжавшие перемещаться между выпуклостью и зародышевым отсеком, сохранили свою способность к регенерации, созреванию в меланоциты и производству пигмента на протяжении всего двухлетнего периода исследования.

«Потеря меланоцитарными стволовыми клетками их хамелеоноподобной функции может быть ответственна за поседение и потерю цвета волос», — сказала старший исследователь Маюми Ито.

Команда планирует изучить способы восстановления подвижности McSCs или их физического возвращения в зародышевый отсек, где они могут производить пигмент. Для исследования использовались современные методы 3D-интравитальной визуализации и scRNA-seq для отслеживания клеток почти в реальном времени.