Витамин А может играть ключевую роль в биологии стволовых клеток и заживлении ран

Когда ребёнок падает с велосипеда и сдирает кожу на колене, стволовые клетки кожи спешат на помощь, образуя новый эпидермис. Но не все эти клетки в норме предназначены для восстановления защитного эпидермиса. Часть из них — это бывшие стволовые клетки волосяного фолликула, которые обычно отвечают за рост волос, но в экстренной ситуации меняют свою судьбу, превращаясь в эпидермальные стволовые клетки.

Чтобы сделать это, эти клетки сначала входят в гибкое состояние, известное как пластичность линии, временно экспрессируя факторы транскрипции обоих типов стволовых клеток (волосяных и эпидермальных). Новое исследование показывает, что в этом состоянии клетки не могут эффективно выполнять ни одну из функций, пока не выберут окончательную судьбу.

В ходе скрининга ключевых регуляторов этого процесса неожиданным «реостатом» оказалась ретиноевая кислота — биологически активная форма витамина А. Работа опубликована в журнале Science.

Регулятор пластичности

Исследователи из лаборатории Элейн Фукс начали изучать пластичность линии, так как она «может быть обоюдоострым мечом». Этот процесс необходим для перенаправления стволовых клеток к повреждённым участкам, но если он выйдет из-под контроля, ткани могут стать уязвимыми для хронических состояний репарации и даже некоторых видов рака.

Чтобы понять регуляцию, учёные провели скрининг малых молекул на способность разрешать состояние пластичности в культивируемых стволовых клетках волосяного фолликула мыши в условиях, имитирующих ранение. Они с удивлением обнаружили, что ретиноевая кислота необходима для выхода клеток из состояния пластичности и их последующей дифференцировки в волосяные или эпидермальные клетки in vitro.

Последующие генетические, диетические и топические вмешательства, повышающие или удаляющие ретиноевую кислоту у мышей, подтвердили её роль в балансировке реакции стволовых клеток на повреждения кожи и регенерацию волос.

Тонкий баланс

Исследование выявило важный нюанс: уровень ретиноевой кислоты должен снижаться, чтобы стволовые клетки волосяного фолликула могли участвовать в заживлении ран.

• Если уровень слишком высок — клетки не входят в состояние пластичности и не могут восстанавливать раны.
• Если уровень слишком низок — клетки чрезмерно фокусируются на репарации ран в ущерб регенерации волос.

Это объясняет, почему эффекты витамина А на биологию тканей долгое время оставались неуловимыми и приводили к противоречивым результатам в различных исследованиях.

Будущие направления

Открытие ставит ретиноиды в центр регуляции как волосяных, так и эпидермальных стволовых клеток. Лабораторию Фукс также интересует роль ретиноидов в пластичности линии при раке, особенно плоскоклеточном и базальноклеточном карциномах.

«Если будущие исследования покажут, что подавление пластичности линии является ключом к контролю роста опухоли, ретиноиды могут сыграть важную роль в лечении этих видов рака», — говорит Фукс.