Как стресс регулирует стволовые клетки волосяных фолликулов

Волосяной фолликул представляет собой регулируемый мини-орган, который позволяет изучать функции стволовых клеток волосяных фолликулов (HFCS).

Стволовые клетки млекопитающих обладают уникальной способностью восстанавливать, генерировать и поддерживать ткани на протяжении всей своей жизни.

Во время формирования волос волосяные фолликулы последовательно проходят циклы роста (анаген), регрессии (катаген) и покоя (телоген).

В начале стадии анагена стволовые клетки активируются, образуя зачаток волоса. Далее клетки матрикса волосяной луковицы размножаются, удлиняя стержень волоса.

При катагене волосяная луковица и нижняя часть волосяного фолликула регрессируют, что в конечном итоге приводит к фазе телогена, когда стволовые клетки становятся инактивированными и находятся в состоянии покоя.

Специфический белок остановки роста волос и кортикостерон

В фазе телогена, в нормальных условиях, состояние покоя стволовых клеток регулируется как внутренними, так и внешними сигналами, в частности, передачей сигналов Wnt и костного морфогенетического белка (BMP).

Во время ранней фазы телогена среда ниши HFSC имеет высокий уровень BMP и низкий уровень Wnt, чтобы поддерживать HFSC в состоянии покоя.

При этом клетки дермального сосочка (DP) играют критическую регулирующую роль, поскольку они секретируют паракринным образом различные медиаторы с целью либо для поддержания неактивности HFSC, либо для входа в раннюю фазу анагена.

Теперь давайте рассмотрим, что происходит при хроническом стрессе, который может привести к постоянному выпадению волос, то есть телогеновой алопеции, когда волосяные фолликулы переходят в фазу длительную покоя, что означает значительное выпадение волос.

Стресс также может привести к аутоиммунному состоянию, называемому очаговой алопецией, когда волосы выпадают из-за атаки иммунной системы, что приводит к полной потере волос на голове или теле.

При стрессе волосяной фолликул находится в микровоспаленной среде и нуждается в большем количестве основных питательных веществ, таких как белки, витамины, железо или цинк.

А длительный (хронический) стресс оказывает еще более сильное влияние на рост волос, удерживая стволовые клетки в состоянии покоя за счет изменения микроокружения.

В статье 2021 года, опубликованной в журнале Nature, Чой С. с соавторами показали влияние кортикостерона (мышиный эквивалент человеческого кортизола) на активность ниши стволовых клеток.

Сравнивая различные мышиные модели, учёные выявили ген-кандидат, специфический белок остановки роста волос (Gas6), который используется организмом в качестве регулятора, чувствительного к стрессу.

В клетках дермального сосочка ген GAS6 кодирует секретируемый белок Gas6, содержащий гамма-карбоксиглутаминовую кислоту, который преимущественно связывается с AXL, членом семейства рецепторных тирозинкиназ TAM (TYRO3, AXL и MERTK) и может подавляться кортикостероном.

Работа Чой С. показала, что экспрессия Gas6 у мышей снижается в стрессовых условиях под воздействием кортикостерона, что приводит к продолжительной фазе теголена. Восстановление же экспрессии Gas6 активирует HFSC, что запускает фазу анагена.

Так как уровень кортикостерона не менялся, ученые предположили, что Gas6 регулируется также BMP, которые способствуют покою HFSC. При этом в норме экспрессия Gas6 противоположна передаче сигналов BMP: в дермальном сосочке она низкая в раннем телогене и высокая в позднем телегоне.

Таким образом, активация стволовых клеток и рост волос зависят от экспрессии Gas6 в фибробластах дермального сосочка, которая регулируется кортикостероном (системный гормон) и BMP (сигнал ниши).

Эта работа представляет интерес, потому что учёные находят фундаментальные подтверждения тому, что хронический стресс, как и длительная терапия кортикостероидами, имеет много нежелательных побочных эффектов.

По-видимому, стресс напрямую влияет на регуляцию стволовых клеток волосяных фолликулов посредством неавтономных, паракринных эффектов, удерживая эти клетки как в длительном состоянии покоя, так и в длительной фазе телогена.

Это приводит к заметной остановке роста волос и их возможной последующей телогеновой потере, что является дополнительным стрессом для пациентов, зацикливая негативную фазу жизни.

Статья подготовлена: Quist, S. R., & Quist, J.

Адаптированный перевод: Олеся Смагина, помощник директора центров эпиляции «Вселенная красоты»

Источник:

Quist, S. R., & Quist, J. (2021). Keep quiet-how stress regulates hair follicle stem cells. Signal transduction and targeted therapy, 6(1), 364.