Същите типове клетки, които причиняват настръхване, са отговорни за контрола върху растежа на косата

Ако някога сте се чудили защо ни настръхва, вие сте в добра компания - така направи и Чарлз Дарвин, който разсъждаваше за тях в своите трудове за еволюцията. Настръхването може да предпази животните с дебела козина от студа, но ние, хората, изглежда няма да се възползваме много от реакцията - така че защо е запазено по време на еволюцията през цялото това време?

вдигане

В ново проучване учените от Харвардския университет откриха причината: типовете клетки, които причиняват настръхване, са важни и за регулирането на стволовите клетки, които регенерират космения фоликул и косата. Под кожата е необходим мускулът, който се свива, за да създаде настръхване, за да се преодолее връзката на симпатиковия нерв със стволовите клетки на космения фоликул. Симпатиковият нерв реагира на студа чрез свиване на мускула и причиняване на настръхване в краткосрочен план и като стимулира активирането на стволови клетки на космения фоликул и растежа на косата в дългосрочен план.

Публикувани в списание Cell, тези открития при мишки дават на изследователите по-добро разбиране за това как различните видове клетки взаимодействат, за да свържат активността на стволовите клетки с промените във външната среда.

"Винаги сме се интересували от разбирането как поведението на стволовите клетки се регулира от външни стимули. Кожата е очарователна система: тя има множество стволови клетки, заобиколени от различни клетъчни типове, и се намира на границата между нашето тяло и външния свят. Следователно неговите стволови клетки могат потенциално да реагират на разнообразен набор от стимули - от нишата, цялото тяло или дори външната среда “, каза Я-Чие Хсу, доцентът на Алвин и Еста Стар по стволови клетки и регенеративна биология, който ръководи изследването в сътрудничество с професор Сунг-Ян Лин от Националния тайвански университет. "В това проучване ние идентифицираме интересна двукомпонентна ниша, която не само регулира стволовите клетки в стабилно състояние, но и модулира поведението на стволовите клетки според температурните промени навън."

Система за регулиране на растежа на косата

Много органи са изградени от три вида тъкан: епител, мезенхим и нерв. В кожата тези три линии са организирани в специална подредба. Симпатиковият нерв, част от нашата нервна система, която контролира хомеостазата на тялото и нашите реакции на външни дразнители, се свързва с малък гладък мускул в мезенхима. Този гладък мускул от своя страна се свързва със стволови клетки на космения фоликул, вид епителни стволови клетки, критични за регенериране на космения фоликул, както и за възстановяване на рани.

Връзката между симпатиковия нерв и мускула е добре известна, тъй като те са клетъчната основа зад настръхване: студът задейства симпатиковите неврони, за да изпрати нервен сигнал, а мускулът реагира, като се свива и кара косата да се изправи. При изследване на кожата при изключително висока разделителна способност с помощта на електронна микроскопия изследователите установяват, че симпатиковият нерв не само се свързва с мускула, но и образува пряка връзка със стволовите клетки на космения фоликул. Всъщност нервните влакна, увити около стволовите клетки на космения фоликул като лента.

"Наистина бихме могли да видим на ниво ултраструктура как взаимодействат нервът и стволовата клетка. Невроните са склонни да регулират възбудими клетки, като други неврони или мускули със синапси. Но бяхме изненадани да открием, че те образуват подобни синапсоподобни структури с епител стволови клетки, което не е много типична цел за невроните ", каза Хсу.

След това изследователите потвърдиха, че нервът наистина е насочен към стволовите клетки. Симпатиковата нервна система обикновено се активира на постоянно ниско ниво, за да поддържа хомеостазата на тялото и изследователите установяват, че това ниско ниво на нервна активност поддържа стволовите клетки в състояние на готовност за регенерация. При продължителен студ нервът се активира на много по-високо ниво и се освобождават повече невротрансмитери, което кара стволовите клетки да се активират бързо, да регенерират космения фоликул и да растат нови косми.

Изследователите също така изследват какво поддържа нервните връзки със стволовите клетки на космения фоликул. Когато премахнаха мускула, свързан с космения фоликул, симпатиковият нерв се прибра и нервната връзка със стволовите клетки на космения фоликул беше загубена, което показва, че мускулът е необходима структурна опора за свързване на симпатиковия нерв към космения фоликул.

Как се развива системата

В допълнение към изучаването на космения фоликул в напълно оформеното му състояние, изследователите изследваха как системата се развива първоначално - как мускулите и нервите достигат до космения фоликул на първо място.

"Открихме, че сигналът идва от самия развиващ се космен фоликул. Той отделя протеин, който регулира образуването на гладкия мускул, който след това привлича симпатиковия нерв. Тогава при възрастния взаимодействието се обръща, като нервът и мускулите са заедно регулиране на стволовите клетки на космения фоликул за регенериране на новия космен фоликул. Той затваря целия кръг - развиващият се космен фоликул създава своя собствена ниша ", каза Юлия Шварц, постдокторант в лабораторията на Hsu. Била е съавтор на изследването, заедно с Мерием Гонзалес-Челейро, студентка в лабораторията Hsu, и Chih-Lung Chen, постдокторант в лабораторията Lin.

Отговаряне на околната среда

С тези експерименти изследователите идентифицират двукомпонентна система, която регулира стволовите клетки на космения фоликул. Нервът е сигнализиращият компонент, който активира стволовите клетки чрез невротрансмитери, докато мускулът е структурният компонент, който позволява на нервните влакна да се свързват директно със стволовите клетки на космения фоликул.

„Можете да регулирате стволовите клетки на космените фоликули по толкова много различни начини и те са чудесни модели за изследване на регенерацията на тъканите“, каза Шварц. "Тази конкретна реакция е полезна за свързване на регенерацията на тъканите с промени във външния свят, като температура. Това е двуслоен отговор: настръхването е бърз начин да се осигури някакво облекчение в краткосрочен план. Но когато студът продължи, това се превръща в приятен механизъм за стволовите клетки да разберат, че може би е време да регенерират нова козина. "

В бъдеще изследователите ще проучат допълнително как външната среда може да повлияе на стволовите клетки в кожата, както при хомеостаза, така и при възстановителни ситуации като заздравяване на рани.

"Живеем в постоянно променяща се среда. Тъй като кожата винаги е в контакт с външния свят, това ни дава шанс да проучим какви механизми стволовите клетки в тялото ни използват, за да интегрират производството на тъкани с променящите се изисквания, което е от съществено значение за организмите да процъфтяват в този динамичен свят ", каза Хсу.

Това проучване беше подкрепено от Нюйоркската фондация за стволови клетки, наградата "Одисея" на фондация "Смит", благотворителните фондове "Пю", Центърът за невродискавери в Харвард, Институтът за стволови клетки в Харвард, Иновацията за декан на Харвардското медицинско училище, Американското общество за борба с рака, Национални здравни институти, Министерство на Тайван от Наука и технологии и Национална тайванска университетска болница.