Связь эффекта гусиной кожи и ростом волос раскрыта учеными из Гарварда

Ученые из Гарварда считают, что те же типы клеток, которые вызывают мурашки по коже, ответственны за контроль роста волос.

Если вы когда-нибудь задумывались, почему у нас мурашки по коже, вы в хорошей компании, как и Чарльз Дарвин, который размышлял о них в своих трудах по эволюции. Мурашки по коже могут защитить животных с густой шерстью от холода, но мы, люди, похоже, не извлекаем большую пользу из этой реакции — так почему же она сохранялась во время эволюции все это время?

В новом исследовании ученые Гарвардского университета обнаружили причину: типы клеток, которые вызывают мурашки по коже, также важны для регулирования стволовых клеток, которые восстанавливают волосяной фолликул и волосы. Под кожей мышца, которая сокращается для создания мурашек, необходима для того, чтобы соединить симпатический нерв с стволовыми клетками волосяного фолликула.
Симпатический нерв реагирует на холод, сокращая мышцы и вызывая мурашки по коже в краткосрочной перспективе, а также стимулируя активацию стволовых клеток волосяного фолликула и рост новых волос в течение длительного времени.

Опубликовано в журнале Cell, эти результаты на мышах дают исследователям лучшее понимание того, как различные типы клеток взаимодействуют, чтобы связать активность стволовых клеток с изменениями во внешней среде.

«Мы всегда были заинтересованы в понимании того, как поведение стволовых клеток регулируется внешними стимулами», — сказал Я-Цзе Хсу — доцент кафедры стволовых клеток и регенеративной биологии, которая руководила исследованием в сотрудничестве с профессором Сунг-Ян Лин из Национального университета Тайваня.

«Кожа — это увлекательная система: она имеет множество стволовых клеток, окруженных клетками разных типов, и расположена на границе нашего тела и внешнего мира.
Поэтому его стволовые клетки могут потенциально реагировать на разнообразные стимулы — из ниши, всего тела или даже внешней среды », — объяснил Хсу. «В этом исследовании мы выявили интересную двухкомпонентную нишу, которая не только регулирует стволовые клетки в устойчивом состоянии, но также модулирует поведение стволовых клеток в соответствии с изменениями температуры снаружи».

фоликула  мурашки

В ответ на простуду мышца (розовая) в волосяном фолликуле сокращается, что приводит к мурашкам. Но кроме того, симпатический нерв (зеленый) высвобождает нейротрансмиттеры, которые нацелены на стволовые клетки волосяного фолликула (синий), заставляя их активировать и расти новые волосы. Предоставлено: Шварц, Гонсалес-Селейро, Чен и др. / Cell

Система для регулирования роста волос

Многие органы состоят из трех типов тканей: эпителия, мезенхимы и нерва. На коже эти три линии организованы в особом порядке. Симпатический нерв, часть нашей нервной системы, которая контролирует гомеостаз тела и наши реакции на внешние раздражители,
соединяется с крошечной гладкой мышцей в мезенхиме. Эта гладкая мышца, в свою очередь, соединяется со стволовыми клетками волосяного фолликула, типом эпителиальных стволовых клеток, критически важных для регенерации волосяного фолликула, а также для заживления ран.

Связь между симпатическим нервом и мышцей была хорошо известна,
так как они являются клеточной основой мурашек: простуда вызывает симпатические нейроны, чтобы послать нервный сигнал, и мышца реагирует, сжимаясь и заставляя волосы встать дыбом. Тем не менее, при исследовании кожи под чрезвычайно высоким разрешением с помощью электронной микроскопии, исследователи обнаружили, что симпатический нерв не только связан с мышцами, но и образует прямую связь со стволовыми клетками волосяного фолликула. Фактически, нервные волокна обертываются вокруг стволовых клеток волосяного фолликула как лента.

«На ультраструктурном уровне мы действительно могли видеть, как взаимодействуют нерв и стволовая клетка. Нейроны имеют тенденцию регулировать возбудимые клетки, как и другие нейроны или мышцы с синапсами. Но мы были удивлены, обнаружив, что они образуют подобные синапсоподобные структуры с эпителиальной стволовой клеткой, которая не является типичной мишенью для нейронов », — сказал Сюй.

Далее исследователи подтвердили, что нерв действительно нацелен на стволовые клетки.
Симпатическая нервная система обычно активируется на постоянном низком уровне для поддержания гомеостаза тела, и исследователи обнаружили, что этот низкий уровень нервной активности поддерживает стволовые клетки в состоянии равновесия, готовом к регенерации. При длительной простуде нерв был активирован на гораздо более высоком уровне, и было выпущено больше нейротрансмиттеров, заставляя стволовые клетки быстро активироваться, регенерировать волосяной фолликул и расти новые волосы.

Симпатический нерв реагирует на холод, сокращая мышцы и вызывая мурашки по коже в краткосрочной перспективе, а также стимулируя активацию стволовых клеток волосяного фолликула и рост новых волос в течение длительного времени.
Исследователи также исследовали, что поддерживает нервные связи со стволовыми клетками волосяного фолликула. Когда они удалили мышцу, соединенную с волосяным фолликулом, симпатический нерв втянулся, и нервная связь со стволовыми клетками волосяного фолликула была потеряна, показывая, что мышца была необходимой структурной опорой для соединения симпатического нерва с волосяным фолликулом.

Как развивается система

В дополнение к изучению волосяного фолликула в его полностью сформированном состоянии, исследователи исследовали, как первоначально развивается система — как мышцы и нервы достигают волосяного фолликула в первую очередь.

«Мы обнаружили, что сигнал исходит от самого развивающегося волосяного фолликула. Он секретирует белок, который регулирует формирование гладкой мышцы, которая затем привлекает симпатический нерв. Затем взаимодействие оборачивается, с помощью нервов и мышц, регулирующих стволовые клетки волосяного фолликула для регенерации нового волосяного фолликула. Он замыкает весь круг — развивающийся волосяной фолликул создает свою собственную нишу », — сказала Юлия Шварц, научный сотрудник лаборатории Сюй. Она была одним из первых авторов исследования, наряду с Мерием Гонсалес-Селейро, аспирант в лаборатории Хсу и Чи-Лунг Чен, аспирант в лаборатории Линь.

Отвечая на окружающую среду

С помощью этих экспериментов исследователи определили двухкомпонентную систему, которая регулирует стволовые клетки волосяного фолликула. Нерв является сигнальным компонентом, который активирует стволовые клетки через нейротрансмиттеры, в то время как мышца является структурным компонентом, который позволяет нервным волокнам напрямую соединяться со стволовыми клетками волосяного фолликула.

«Стволовые клетки волосяного фолликула можно регулировать различными способами, и они являются прекрасными моделями для изучения регенерации тканей», — сказал Шварц.
«Эта конкретная реакция полезна для связи регенерации тканей с изменениями во внешнем мире, такими как температура. Это двухслойный ответ: мурашки по коже — это быстрый способ обеспечить некоторое облегчение в краткосрочной перспективе. Но когда длится холод, это становится эффективным механизмом для стволовых клеток, чтобы знать, что, возможно, пришло время регенерировать новую шерсть ».

В будущем исследователи будут дополнительно изучать, как внешняя среда может влиять на стволовые клетки кожи, как при гомеостазе, так и в ситуациях восстановления, таких как заживление ран.

«Мы живем в постоянно меняющейся среде. Поскольку кожа всегда находится в контакте с внешним миром, это дает нам возможность изучить, какие механизмы используются стволовыми клетками в нашем организме для интеграции производства тканей с изменяющимися потребностями, что необходимо для процветания организмов в этом динамичном мире », — сказал Сюй. ,

Это исследование было поддержано Фондом стволовых клеток Нью-Йорка,
Премия «Одиссея» Фонда семьи Смита, Благотворительные фонды «Пью», Гарвардский центр нейроисследований, Гарвардский институт стволовых клеток, Грант инновационного декана Гарвардской медицинской школы, Американское онкологическое общество, Национальные институты здравоохранения, Министерство науки и технологий Тайваня и Национальная университетская больница Тайваня.

(Visited 1 times, 1 visits today)

Геннадий

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *