Декспантенол способствует росту клеток, предотвращая их старение и апоптоз

В этой статье я хочу рассказать вам об исследовании, опубликованном в декабре 2021 года. В нём изучалось влияние широко известного всем нам D-пантенола на клетки волосяных фолликулов человека, включая клетки дермального сосочка (hDPC) и клетки наружной корневой оболочки (hORSC).

Декспантенол (D-пантенол) является предшественником витамина B5 (пантотеновой кислоты) и широко используется как в пищевых добавках, так и для местного применения.

Несмотря на то, что D-пантенол уже давно применяется в продуктах по уходу за волосами для борьбы с их выпадением, практически не было исследований о глубинных механизмах его воздействия.

О влиянии декспантенола на волосяные фолликулы человека

Анаген — это период роста, занимающий большую часть цикла жизнедеятельности волоса. В анагене клетки волосяных фолликулов проходят активную клеточную пролиферацию и дифференцировку, образуя стержень волоса.

Напротив, во время катагена и телогена клетки в нижней части волосяного фолликула проходят через апоптоз, что приводит соответственно к сокращению волосяного фолликула и выпадению волосяного стержня.

Учитывая клиническую значимость анаген-катагенной трансформации при нарушениях роста волос человека, аномально быстрое завершение фазы анагена вызывает постепенное истончение волос.

В этом контексте долгое время считалось, что продление фазы анагена является основной стратегией лечения выпадения волос.

Дермальный сосочек и наружное корневое влагалище представляют собой особые отделы волосяного фолликула, играющие важную роль в морфогенезе и регенерации волосяного фолликула.

Многочисленные предыдущие исследования показали, что антиапоптотическая и пролиферативная активность клеток дермального сосочка является первым ключом к решению проблемы выпадения волос.

В частности, активность щелочной фосфатазы (ALP) в дермальном сосочке рассматривалась как важный фактор прогрессирования цикла волосяного фолликула, индуцирующего его неогенез и переход от телогена к анагену.

Факторы роста дермального сосочка, включая инсулиноподобный фактор роста-1 (IGF-1), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) и фактор роста кератиноцитов (KGF), стимулируют пролиферацию кератиноцитов матрикса и дифференцировку в стержень волоса во время анагена.

Переход циклов роста волос также в основном контролируется дермальным сосочком. Известно, что секретируемые белки, такие как трансформирующий фактор роста (TGF) β1, TGF β2 и dickkopf1 (DKK-1), индуцируют переход от анагена к телогену.

С другой стороны, внешнее корневое влагалище (ORS), которое принимает форму части структуры волосяного фолликула, играет соединительную роль между стволовыми клетками выпуклости и клетками дермы луковицы (дермальный сосочек и клетки дермальной оболочки) в фазе анагена.

Когда начинается передача сигналов о переходе от телогена к анагену, выпуклые региональные клетки наружного корневого влагалища начинают пролиферировать и дифференцироваться вниз, чтобы активировать дермальный сосочек.

Как только клетки ORS выходят из состояния покоя, клеточные пролиферативные и антиапоптотические характеристики становятся более важными, чем характеристики стволовых клеток, для поддержания фазы анагена.

D-пантенол, спиртовая форма пантотеновой кислоты (витамин В5), является хорошо известным косметическим и фармацевтическим ингредиентом, используемым для противовоспалительного, регенерирующего кожу и увлажняющего действия на роговой слой.

Из-за этих улучшающих кожу свойств D-пантенол широко используется для облегчения симптомов атопического дерматита и солнечных ожогов. Сообщалось также, что D-пантенол способствует заживлению ран путем усиления активности связанных с заживлением ран молекул.

Кроме того, D-пантенол уже давно используется в средствах по уходу за волосами и кожей головы, особенно в целях борьбы с выпадением волос.

Доказано, что пероральное введение D-пантенола улучшает выпадение волос по женскому типу, а также андрогенетическую алопецию у мужчин.

В этом исследовании анализировались стимулирующие рост волос свойства D-пантенола, оценивались уровни экспрессии маркеров анагена и телогена, маркеры факторов роста и рецепторов, включая TGF-β1, VEGF и VEGFR.

D-пантенол стимулирует рост клеток и предотвращает старение

Клеточный рост волосяных фолликулов считается важной характеристикой фазы анагена.

В ходе исследования было обнаружено, что D-пантенол усиливает рост клеток дермального сосочка человека и клеток наружной корневой оболочки, индуцируя экспрессию маркера клеточной пролиферации Ki67.

Дермальный сосочек подвергается миниатюризации, когда волосяные фолликулы переходят в катаген и телоген, после чего он восстанавливается до своего исходного размера в ходе инициации анагена.

Восстановление изначального уровня роста дермального сосочка может обеспечить устойчивость анагена против некоторых повреждений, вызванных дигидротестостероном, белком TGF-β и окислительным стрессом.

В отличие от дермального сосочка, внешнее корневое влагалище формирует структуру волосяного фолликула от верхней выпуклости до нижней луковицы за счет наиболее интенсивного размножения во время фазы анагена.

Наружное корневое влагалище, в отличие от внешнего, не подвергается миниатюризации, а вместо этого полностью исчезает во время регрессии в фазе катагена.

В этом контексте было обнаружено, что сигналы апоптоза значительно снижаются при обработке фолликулов D-пантенолом.

Данные, полученные в ходе исследования, свидетельствуют о том, что снижение маркеров апоптоза при лечении D-пантенолом может объяснить, по крайней мере частично, клеточный механизм его клинической эффективности против выпадения волос.

Обработка D-пантенолом также значительно снижала экспрессию мРНК маркеров клеточного старения (p21 и p16), которые ингибируют активность циклинзависимой киназы за счет повышенной своей экспрессии.

Активность щелочной фосфатазы и версикана являются хорошо известными маркерами анагена. Исследование показало, что лечение D-пантенолом повышает их активность, а также активирует экспрессию их матричных РНК.

D-пантенол может поддерживать рост волос, стимулируя пролиферацию клеток, подавляя апоптоз и предотвращая старение в дермальном сосочке и клетках наружной корневой оболочки волосяных фолликулов.

Однако не только поддержание анагена, но и ингибирование катагена может быть основной стратегией лечения выпадения волос.

Известно, что TGF-β1, экспрессируемый в пустых дермальных сосочках, стимулирует проникновение катагена в волосяной фолликул.

Оказалось, что D-пантенол значительно снижает экспрессию белка TGF-β1 как на уровне матричной РНК, так и на уровне самого белка.

Таким образом D-пантенол может поддерживать рост волос, подавляя вход в катаген и удлиняя фазу анагена.

Подводим итоги

Итак, in vitro была продемонстрирована поддерживающая рост волос активность D-пантенола и выявлено несколько основных клеточных и молекулярных механизмов его воздействия.

D-пантенол стимулировал пролиферацию клеток и снижал экспрессию маркеров клеточного старения, таких как p16 и p21, экспрессию маркеров апоптоза и старения, увеличивая экспрессию маркеров анагена и снижая экспрессию факторов, индуцирующих катаген.

Кроме того, D-пантенол стимулировал экспрессию фактора роста эндотелия сосудов.

Данные наглядно показали, что D-пантенол может способствовать росту волос, продлевая фазу анагена и предотвращая наступление катагена, стимулируя клетки дермального сосочка и наружного корневого влагалища.

Источник:

Shin, J. Y., Kim, J., Choi, Y. H., Kang, N. G., & Lee, S. Dexpanthenol Promotes Cell Growth by Preventing Cell Senescence and Apoptosis in Cultured Human Hair Follicle Cells. Current issues in molecular biology, 43(3), 1361–1373, Dec. 2021.