Šedivenie: Uviaznuté kmeňové bunky zbelejú vlasy

Zhrnutie: Nová štúdia objasňuje, prečo s pribúdajúcim vekom šedivieme. Vedci zistili, že ako starneme, kmeňové bunky melanocytov sa upchávajú, čím strácajú schopnosť rásť a udržiavať si prirodzenú farbu vlasov. Ďalším krokom tímu je preskúmať spôsob obnovenia motility melanocytových kmeňových buniek alebo ich fyzického presunu späť do ich zárodočného priestoru, aby sa prirodzene obnovila farba vlasov.

Zdroj: NYU Langone

Nová štúdia naznačuje, že niektoré kmeňové bunky majú jedinečnú schopnosť pohybovať sa medzi rastovými oddeleniami vo vlasových folikuloch, ale ako ľudia starnú, uviaznu v pasci, a preto nedokážu dozrieť a udržať si farbu vlasov.

Vedená výskumníkmi z NYU Grossman School of Medicine, nová práca sa zamerala na bunky v koži myší a tiež nájdené u ľudí nazývané melanocytové kmeňové bunky alebo McSC. Farba vlasov je riadená tým, či sa signalizuje, že skupina nefunkčných, ale nepretržite rastúcich McSC vo vlasových folikuloch sa stane zrelými bunkami, vďaka ktorým je proteínový pigment zodpovedný za farbu.

uverejnenie v časopise Príroda Online 19. apríla Nová štúdia odhaľuje, že McSC sú pozoruhodne plastové. To znamená, že počas normálneho vývoja vlasov sa takéto bunky nepretržite pohybujú tam a späť pozdĺž osi dozrievania, keď prechádzajú medzi oddeleniami vyvíjajúceho sa vlasového folikulu. Práve vo vnútri týchto kompartmentov sú McSC vystavené rôznym úrovniam proteínových signálov ovplyvňujúcich dozrievanie.

Výskumný tím konkrétne zistil, že McSC sa transformujú z ich najprimitívnejšieho stavu kmeňových buniek a ich ďalšieho štádia dozrievania, štádia zosilňovania tranzitu a v závislosti od ich umiestnenia.

Vedci zistili, že ako vlasy starnú, vypadávajú a potom opakovane rastú, stále väčší počet McSC sa zachytí v oddelení kmeňových buniek nazývanom vydutina vlasového folikulu.

Tam zostanú, nedozrievajú do štádia amplifikácie tranzitu a nevracajú sa na svoje pôvodné miesto v zárodočnom kompartmente, kde by ich WNT proteíny vyprovokovali k regenerácii na pigmentové bunky.

„Naša štúdia prispieva k nášmu základnému pochopeniu toho, ako melanocytové kmeňové bunky fungujú pri farbení vlasov,“ povedal vedúci výskumník Qi Sun, PhD, postdoktorand na NYU Langone Health.

„Novo nájdený mechanizmus zvyšuje možnosť, že podobný fixný stav melanocytových kmeňových buniek môže existovať aj u ľudí. Ak áno, môže prispieť k šediveniu ľudských vlasov tým, že pomôže pohárikovým bunkám znovu sa pohybovať medzi vyvíjajúcimi sa oddeleniami vlasových folikulov.“ predstavuje možnú cestu zvrátiť alebo zabrániť

Výskumníci tvrdia, že plasticita McSC nie je prítomná v iných samoregeneračných kmeňových bunkách, ako sú tie, ktoré tvoria vlasové folikuly, o ktorých je známe, že sa pohybujú iba jedným smerom pozdĺž stanovenej časovej osi, keď dozrievajú. Napríklad bunky vlasového folikulu zosilňujúce prechod sa nikdy nevrátia do pôvodného stavu kmeňových buniek. To čiastočne pomáha vysvetliť, prečo môžu vlasy naďalej rásť, aj keď pigmentácia vlasov zlyhala, hovorí Sun.

Skoršia práca toho istého výskumného tímu na NYU ukázala, že signalizácia WNT bola potrebná na stimuláciu MCSC na dozrievanie a produkciu pigmentu. Táto štúdia tiež ukázala, že vo vydutine vlasového folikulu bolo niekoľko biliónkrát menej McSC vystavených signalizácii WNT ako v oddelení vlasových zárodkov, ktoré sa nachádza priamo pod vydutím.

V najnovších experimentoch na myšiach, ktorých vlasy boli fyziologicky zostarnuté vytrhávaním a núteným opätovným rastom, sa počet vlasových folikulov s McSC zaznamenanými vo folikulovej vydutine zvýšil z 15 % na približne polovicu po nútenom starnutí. Tieto bunky neboli schopné regenerovať alebo dozrieť na melanocyty produkujúce pigment.

Vedci zistili, že uviaznuté McSC vypli svoje regeneračné správanie, pretože už neboli vystavené toľkej WNT signalizácii a rovnako tak ich schopnosť produkovať pigment v nových vlasových folikuloch, ktoré naďalej rástli.

Na rozdiel od toho, iné McSC, ktoré sa pohybovali tam a späť medzi vydutím folikulu a vlasovým zárodkom, si zachovali svoju schopnosť regenerovať sa ako McSC, dozrieť na melanocyty a produkovať pigment počas obdobia štúdie dvoch rokov.

Ronald O. „Je to strata funkcie podobnej chameleónom v melanocytových kmeňových bunkách, ktorá môže byť zodpovedná za šedivenie vlasov a stratu farby vlasov,“ povedala vedúca výskumníčka Mayumi Ito, PhD, profesorka na Perelmanovom oddelení dermatológie a dermatológie. bunkovej biológie na NYU Langone Health.

„Tieto zistenia naznačujú, že motilita melanocytových kmeňových buniek a reverzibilná diferenciácia sú dôležité pre udržanie zdravých a farebných vlasov,“ povedal Ito, ktorý je tiež profesorom na oddelení bunkovej biológie na NYU Langone.

Ito hovorí, že tím má v pláne preskúmať spôsob obnovenia motility MCSC alebo ich fyzického presunu späť do ich zárodočného priestoru, kde môžu produkovať pigment.

Pre štúdiu vedci použili nedávne techniky 3D-intravitálneho zobrazovania a scRNA-seq na sledovanie buniek takmer v reálnom čase, keď starli a pohybovali sa v každom vlasovom folikule.

Grant: Financovanie štúdie poskytli National Institutes of Health P30CA016087, S10OD021747, R01AR059768, R01AR074995 a U54CA263001; a ministerstvo obrany udeľuje granty W81XWH2110435 a W81XWH2110510.

Okrem Sun a Ita sú ďalšími výskumníkmi NYU Langone zapojenými do tejto štúdie spoluriešitelia Wendy Lee, Hai Hu, Tatsuya Ogawa, Sophie de Leon, Iona Katehis, Chai Ho Lim, Makoto Takeo, Michael Kammer a Dennis Gay. Ďalšími spoluriešiteľmi štúdie sú M. Mark Taketo z Kyoto University v Japonsku a Sarah Miller z Icahn School of Medicine na Mount Sinai v New Yorku.

O týchto novinkách z genetického výskumu

autor: david pochod
Zdroj: NYU Langone
kontakt: David March – NYU Langone
obrázok: obrázok je vo verejnej doméne

Základný výskum: otvorený prístup.
,De-diferenciácia udržuje melanocytové kmeňové bunky v dynamickom výklenku„Od Qi Sun a spol. Príroda

abstraktné

De-diferenciácia udržuje melanocytové kmeňové bunky v dynamickom výklenku

Z neznámych dôvodov systém melanocytových kmeňových buniek (McSC) zlyhá skôr ako iné dospelé populácie kmeňových buniek, čo vedie k šediveniu vlasov u väčšiny ľudí a myší. Súčasná dogma uvádza, že McSC sú rezervované v nediferencovanom stave vo výklenku vlasového folikulu, oddelené od fyziologicky diferencovaného potomstva, ktoré migruje preč po signáloch z regeneračných stimulov.

Tu ukazujeme, že väčšina McSC prepína medzi stavmi tranzitného zosilňovača a kmeňových buniek pre sebaobnovu aj generovanie zrelého potomstva, čo je mechanizmus, ktorý sa zásadne líši od iných systémov samoobnovy.

Živé zobrazovanie a sekvenovanie jednobunkovej RNA odhalilo, že McSC sú mobilné, premiestňujú sa medzi kmeňovou bunkou vlasového folikulu a kompartmentom zosilňujúcim tranzit, kde vstupujú do odlišných diferenciačných stavov riadených lokálnymi mikroenvironmentálnymi podnetmi (napríklad WNT). Vstúpme.

Dlhodobé sledovanie línie ukázalo, že systém McSC je udržiavaný skôr preprogramovanými McSC než rezervnými kmeňovými bunkami, ktoré sú vo svojej podstate oslobodené od reverzibilných zmien. Počas starnutia dochádza k akumulácii zachytených McSC, ktoré neprispievajú k regenerácii progenitorov melanocytov.

Tieto výsledky identifikujú nový model, v ktorom je dediferenciácia integrálnou súčasťou udržiavania homeostatických kmeňových buniek a naznačujú, že modulácia dynamiky McSC môže predstavovať nový prístup k prevencii šedivenia vlasov.