hair follicles
Кредит: CC0 Public Domain

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 из этой реакции особой пользы — 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 регуляции 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 долгосрочной перспективе.

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

«Мы всегда были заинтересованы в понимании того, как поведение стволовых клеток регулируется внешними стимулами. Кожа представляет собой увлекательную систему: она имеет множество стволовых клеток, окруженных различными типами клеток, и расположена на границе между нашим телом и внешний мир. Следовательно, его стволовые клетки могут потенциально реагировать на разнообразные стимулы — из ниши, всего тела или даже из внешней среды «, — сказал Я-Чи Сюй, доцент кафедры стволовых клеток Элвин и Эст Стар. Регенеративная биология, которая руководила исследованием в сотрудничестве с профессором Сунг-Ян Лин из Национального университета Тайваня. «В этом исследовании мы выявили интересную двухкомпонентную нишу, которая не только регулирует стволовые клетки в устойчивом состоянии, но и модулирует поведение стволовых клеток в соответствии с изменениями температуры снаружи».

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 хорошо известна, так как они являются клеточной основой гусиной кожи: простуда вызывает симпатические нейроны, посылающие нервный сигнал, и мышца реагирует, сжимаясь и заставляя волосы стоять конец. Однако при исследовании кожи под чрезвычайно высоким разрешением с помощью электронной микроскопии исследователи обнаружили, что симпатический нерв не только связан с мышцей, но и образует прямую связь со стволовыми клетками волосяного фолликула. Фактически, нервные волокна обертываются вокруг стволовых клеток волосяного фолликула как лента.

«Мы действительно могли видеть на ультраструктурном уровне, как взаимодействуют нерв и стволовая клетка. Нейроны имеют тенденцию регулировать возбудимые клетки, как другие нейроны или мышцы 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.

Затем 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 активируется на гораздо более высоком уровне, и высвобождается больше нейромедиаторов, в результате чего стволовые клетки быстро активируются, восстанавливают волосяной фолликул и отращивают новые волосы.

Исследователи также исследовали, что поддерживало 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 изначально развивается система — как мышцы и нервы достигают волосяного фолликула в первую очередь.

«Мы обнаружили, что сигнал исходит от самого развивающегося волосяного фолликула. ​​Он выделяет белок, который регулирует формирование гладкой мышцы, которая затем привлекает симпатический нерв. Затем у взрослого человека взаимодействие с нервом оборачивается. и мышцы вместе регулируют 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, аспирантом в лаборатории Хсу, и Чих-Лунгом Ченом, докторантом в лаборатории Линя.

Реагирование 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 двухслойная реакция: мурашки по коже являются быстрым способом обеспечить некоторое облегчение в краткосрочной перспективе. Но когда длится холод, это становится хорошим механизмом для стволовых клеток, чтобы знать, что, возможно, пришло время регенерировать новую шерсть. «

В будущем исследователи продолжат исследовать, 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 используют стволовые клетки в нашем организме для интеграции производства тканей с изменяющимися потребностями, что крайне важно. для организмов, чтобы процветать в этом динамичном мире «, сказал Сюй.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *