Štúdia vykonaná výskumníkmi z New York University School of Medicine zistila, že melanocytové kmeňové bunky (McSC) s vekom strácajú schopnosť pohybovať sa medzi časťami vlasových folikulov, čo vedie k šediveniu vlasov. Obnovenie motility McSC alebo jej vrátenie do zárodočného priestoru môže zvrátiť alebo zabrániť šediveniu vlasov u ľudí.

Nová štúdia ukazuje, že niektoré kmeňové bunky majú jedinečnú schopnosť pohybovať sa medzi rastovými komôrkami vlasových folikulov, ale s vekom ochabujú, a tak strácajú schopnosť dozrieť a zachovať farbu vlasov.

Nová práca vedená výskumníkmi z New York University Grossman School of Medicine sa zamerala na bunky v koži myší, ktoré sa nachádzajú aj u ľudí, nazývané melanocytové kmeňové bunky alebo CSC. Farba vlasov je kontrolovaná tým, či zásoby nefunkčných, ale neustále sa množiacich MCSC vo vlasových folikuloch dostanú signál, aby sa stali zrelými bunkami, ktoré vytvárajú proteínové pigmenty zodpovedné za farbu.

Publikácia v časopise prírody 19. apríla nová štúdia ukazuje, že bunky MCS sú výrazne plastické. To znamená, že počas normálneho rastu vlasov sa tieto bunky neustále pohybujú tam a späť na osi dozrievania, keď sa pohybujú medzi časťami rastúceho vlasového folikulu. Práve v týchto kompartmentoch sú CSC vystavené rôznym úrovniam proteínovej signalizácie, ktorá ovplyvňuje dozrievanie.

Výskumný tím konkrétne zistil, že vrodené kmeňové bunky prepínajú medzi ich primitívnejším stavom kmeňových buniek a ďalšou fázou ich dozrievania, tranzitom zosilneným stavom, v závislosti od ich polohy.

Kmeňové bunky na farbenie vlasov (vľavo, ružové) musia byť v priehradke na zárodky vlasov, aby sa aktivovali (vpravo), aby sa zmenili na pigment. Poďakovanie: S láskavým dovolením Springer-Nature Publishing alebo Nature

Výskumníci zistili, že ako vlasy starnú, vypadávajú a potom opakovane rastú, stále väčší počet CSC uviazne v kompartmente kmeňových buniek nazývanom vydutina vlasového folikulu. Tam stále nedozrievajú v stave tranzitnej amplifikácie a neputujú na svoje pôvodné miesto v zárodočnej komore, kde by ich WNT proteíny prinútili regenerovať sa na pigmentové bunky.

„Naša štúdia prispieva k nášmu základnému chápaniu toho, ako melanocytové kmeňové bunky farbia vlasy,“ povedal hlavný výskumník štúdie Qi Sun, PhD, postdoktorand na NYU Langone Health. „Novoobjavené mechanizmy zvyšujú možnosť, že rovnaké pevné umiestnenie melanocytových kmeňových buniek existuje aj u ľudí. Ak áno, predstavuje to potenciálnu cestu k zvráteniu alebo zabráneniu šediveniu ľudských vlasov tým, že pomáha zaseknutým bunkám presunúť sa späť medzi segmenty rastúcich vlasov.“ vlasový folikul.“

Výskumníci tvrdia, že plasticita McSC sa nenachádza v iných samoobnovujúcich kmeňových bunkách, ako sú tie, ktoré tvoria samotný vlasový folikul, o ktorých je známe, že sa pri dozrievaní pohybujú iba jedným smerom podľa stanoveného plánu. Napríklad bunky trans-amplifikujúcich vlasových folikulov sa nikdy nevrátia do pôvodného stavu kmeňových buniek. Sun hovorí, že to čiastočne pomáha vysvetliť, prečo vlasy naďalej rastú, aj keď pigmentácia zlyhá.

Predchádzajúca práca toho istého výskumného tímu NYU ukázala, že signalizácia WNT bola potrebná na spustenie McSC na dozrievanie a produkciu pigmentu. Táto štúdia tiež ukázala, že alogénne kmeňové bunky boli biliónkrát menej vystavené signalizácii WNT vo vydutine vlasového folikulu ako v kompartmente vlasových zárodkov, ktorý leží priamo pod vydutím.

V najnovších experimentoch na myšiach, ktoré fyzicky starnú vlasy vytrhávaním a núteným opätovným rastom, sa počet vlasových folikulov obsahujúcich McSC prítomných vo folikulovej vydutine zvýšil z 15 % pred vytrhnutím na takmer polovicu po nútenom starnutí. Tieto bunky zostali neschopné regenerovať sa alebo dozrieť na melanocyty produkujúce pigment.

Vedci zistili, že uviaznuté McSC zastavili svoje regeneračné správanie, keďže už neboli vystavené toľkou signalizácii WNT, a teda ich schopnosti produkovať pigment v nových vlasových folikuloch, ktoré naďalej rástli.

Naproti tomu iné kmeňové bunky, ktoré sa naďalej pohybovali tam a späť medzi vydutím folikulu a vlasovým folikulom, si zachovali svoju schopnosť regenerovať sa ako melanocyty, dozrieť na melanocyty a produkovať pigment v priebehu celého dvojročného obdobia štúdie.

Vedúci autor štúdie Mayumi Ito, MD, profesor na Katedre dermatológie a Katedre dermatológie, povedal Ronald O. Bunková biológia na NYU Langone Health.

„Tieto zistenia naznačujú, že motilita melanocytových kmeňových buniek a reverzibilná diferenciácia sú kľúčom k udržaniu zdravia a farby vlasov,“ povedal Ito, ktorý je tiež profesorom na oddelení bunkovej biológie na NYU Langone.

Ito hovorí, že tím má v pláne preskúmať prostriedky na obnovenie motility CSC alebo ich skutočne presunúť späť do ich zárodočnej komory, kde môžu produkovať farbivo.

Pre štúdiu výskumníci použili najmodernejšie 3D intraorbitálne zobrazovanie a techniky scRNA-seq na sledovanie buniek v takmer reálnom čase, keď starnú a pohybujú sa v každom vlasovom folikule.

Referencia: „Dediferenciácia udržuje melanocytové kmeňové bunky na dynamickom mieste“ od 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 a Mayumi Ito, 19. apríla 2023, dostupné tu. prírody.
DOI: 10.1038/s41586-023-05960-6

Financovanie štúdie poskytli granty NIH P30CA016087, S10OD021747, R01AR059768, R01AR074995 a U54CA263001; a ministerstvo obrany udeľuje granty W81XWH2110435 a W81XWH2110510.

Okrem Sun a Ito sú ďalšími výskumníkmi NYU Langone zapojenými do tejto štúdie spoluriešitelia Wendy Lee, Hei Ho, Tatsuya Ogawa, Sophie de Leon, Iwana Katehise, Chae Ho Lim, Makoto Takeo, Michael Kamer a Dennis Gay. Ďalšími spoluautormi štúdie sú M.