Считается, что он выступает в качестве мощного регулятора апоптоза, поэтому, когда его уровень падает, перегруженные работой СКВФ больше не производят новые волосы. Таким образом, регулирование этого пути потенциально может обратить процесс вспять и вылечить или предотвратить облысение и алопецию.
Волосяной фолликул млекопитающих - отличная модель для изучения строения и регенерации тканей, а также биологии стволовых клеток. Например, у мышей формирование волосяного фолликула начинается с появления плакод (клеточных контуров) во время внутриутробного развития кожи и завершается примерно через шесть дней после рождения. Затем зрелые фолликулы делятся на эпидермис и дерму, причем зародыши волос и волос на теле располагаются в верхнем слое.
На протяжении всей жизни волосяные фолликулы проходят непрерывный цикл роста, регрессии и покоя (замедления или остановки развития). Этот процесс регулируется СКВФ, расположенными в нише волосяной луковицы. Первый постнатальный цикл роста волос относительно синхронизирован и происходит более или менее равномерно. В дальнейшем он происходит в локализованных областях на протяжении всей жизни.
Исследования показали, что удаление определенного гена, связанного с апоптозом, вызывает расширение компартмента СКВФ и улучшает заживление ран и отрастание волос. С другой стороны, последние работы показывают, что нарушение ниши СКВФ запускает кальций-зависимый апоптоз.
Читайте также
Однако молекулярные механизмы, с помощью которых апоптоз регулирует различные стадии развития волосяного фолликула и регенерации волос, остаются малоизученными. Принято считать, что стрессовые факторы, такие как наркотики и старение, изменяют этот процесс, но как именно - неизвестно.
Новое исследование Института медицинских исследований Уолтера и Элизы Холл (WEHI) в Австралии и Медицинской школы Дьюка и Университета Сингапура выявило важный молекулярный путь, который регулирует функцию СКВФ. Результаты, опубликованы в журнале Nature Communications, могут не только повлиять на исследования в области лечения облысения, но и улучшить наше понимание механизмов выживания клеток и регенерации тканей.
Защита стволовых клеток волосяного фолликула от перегрузки
Детально проанализировав молекулярные пути, связанные с функционированием СКВФ, команда авторов нового исследования обнаружила, что они не могут нормально выполнять свои функции без белка MCL-1, мощного регулятора апоптоза. Когда уровень этого белка падает под воздействием внешних стрессовых факторов, стволовые клетки становятся более уязвимыми и перегруженными работой, пытаясь произвести новые волосы. Без белка, защищающего клетки, они истощаются и в конце концов самоуничтожаются, прекращая производство волос.
Для аналогии стволовые клетки можно сравнить с бригадой рабочих, пытающихся построить дом (волосы) на расчищенном участке земли (кожа головы). Однако в это же время прибывает бригада строителей (стрессогенные факторы) и начинает сносить постройки, пока рабочие продвигаются вперед. В итоге рабочие доводят себя до полного изнеможения. Однако благодаря защите, обеспечиваемой белком MCL-1, разрушители держатся на расстоянии, и рабочие могут продолжать работу в нормальном режиме.
Чтобы подтвердить свои наблюдения, исследователи генетически модифицировали мышей, деактивировав ген, кодирующий белок MCL-1, и сбрили их шерсть, чтобы посмотреть, сможет ли она отрасти. Они обнаружили, что СКВФ оставались активными в течение некоторого времени, но быстро перегружались работой, вызывая выработку стрессового фактора P53 и в конечном итоге приводя к гибели клеток.
Хотя апоптоз является важнейшим механизмом обновления клеток, СКВФ всегда саморазрушаются без защиты MCL-1, даже если они особенно активны. Это явление наблюдалось всего через несколько дней у мышей. С другой стороны, потеря одного аллеля Bak, проапоптотического эффекторного гена, исправляет дефекты, вызванные делецией гена MCL-1 в волосяных фолликулах.
"Эти результаты демонстрируют важную роль MCL-1 в ингибировании апоптоза, вызванного пролиферативным стрессом, когда стволовые клетки, находящиеся в состоянии покоя, активируются для регенерации тканей", - утверждают исследователи в своей работе. Эти результаты могут способствовать разработке новых терапевтических подходов к проблеме выпадения волос, например, путем ингибирования P53 или повышения уровня MCL-1. Для изучения этих гипотез потребуются дополнительные исследования.
