Dodano: 27 lipiec 2020r.

Po co nam gęsia skórka?

Te same typy komórek, które powodują gęsią skórkę, odpowiadają za kontrolowanie wzrostu włosów – wynika z nowych badań. Układ współczulny reaguje na zimno, kurcząc mięśnie i wywołując gęsią skórkę, co stymuluje aktywację komórek macierzystych i długotrwały wzrost nowych włosów.

Po co nam gęsia skórka?

 

Gęsia skórka, a właściwie reakcja pilomotoryczna, to jedna z wielu ewolucyjnych pozostałości po naszych przodkach. Wyprostowanie włosów poprzez skurcz mięśni przywłosowych leżących u podstawa mieszków włosowych mogło mieć funkcje termoregulacyjne, poprzez powstanie warstwy izolującej. Mogło również służyć, jako pozorne zwiększenia rozmiarów ciała i odstraszanie drapieżników, co dziś nie jest już nam potrzebne.

Gęsia skórka

W nowych badaniach uczeni odkryli, że komórki powodujące gęsią skórkę są również ważne dla regulacji komórek macierzystych, które regenerują mieszki włosowe. Kurczące się mięśnie, które powodują gęsią skórkę, są niezbędne do połączenia nerwowego układu współczulnego z komórkami macierzystymi mieszka włosowego. Układ współczulny reaguje na zimno, kurcząc mięśnie i wywołując gęsią skórkę, co stymuluje aktywację komórek macierzystych i długotrwały wzrost nowych włosów.

Opublikowane w czasopiśmie „Cell” wyniki badań na myszach pozwalają lepiej zrozumieć, w jaki sposób różne typy komórek oddziałują, łącząc aktywność komórek macierzystych ze zmianami w środowisku zewnętrznym. Naukowcy twierdzą, że jest to ważne ogniwo między komórkami macierzystymi - które organizm może wykorzystywać do tworzenia innych rodzajów komórek - a bodźcami zewnętrznymi.

- Interesowało nas, w jaki sposób zachowania komórek macierzystych są regulowane przez bodźce zewnętrzne. Skóra jest fascynującym systemem: posiada wiele komórek macierzystych otoczonych innymi typami komórek i znajduje się na styku naszego ciała ze światem zewnętrznym. Dlatego te komórki macierzyste mogą potencjalnie reagować na różnorodne bodźce ze środowiska zewnętrznego - powiedział Ya-Chieh Hsu z Harvard University, który we współpracy z Sung-Jan Linem z National Taiwan University kierował badaniami. - W tym badaniu zidentyfikowaliśmy interesującą niszę, która nie tylko reguluje komórki macierzyste, ale także moduluje ich zachowania w zależności od zmian temperatury na zewnątrz – dodał.

System regulujący wzrost włosów

Wiele narządów składa się z trzech rodzajów tkanek: nabłonka, tkanki mezenchymatycznej (mezenchymy) i nerwu. W skórze te trzy linie są zorganizowane w specjalny układ. Układ współczulny, część naszego układu nerwowego, która kontroluje homeostazę organizmu i nasze reakcje na bodźce zewnętrzne, łączy się z maleńkimi mięśniami gładkimi w mezenchymie. Ten mięsień gładki z kolei łączy się z komórkami macierzystymi mieszków włosowych, rodzajem nabłonkowych komórek macierzystych, które mają kluczowe znaczenie dla regeneracji mieszka włosowego, a także w gojeniu się ran.

Połączenie między układem współczulnym a mięśniami jest dobrze znane. To połączenie jest komórkową podstawą gęsiej skórki: zimno wyzwala sygnał nerwowy, a mięsień reaguje skurczem i powoduje, że włosy „stają dęba”. Jednak badając skórę w wysokiej rozdzielczości za pomocą mikroskopu elektronowego, naukowcy odkryli, że układ współczulny nie tylko związany jest z mięśniem, ale tworzy także bezpośrednie połączenie z komórkami macierzystymi mieszka włosowego. W rzeczywistości włókna nerwowe owijają się wokół komórek macierzystych mieszka włosowego jak wstążka.

- Mogliśmy zobaczyć, jak nerwy i komórki macierzyste oddziałują na siebie. Neurony mają tendencję do regulowania pobudliwych komórek. Ale byliśmy zaskoczeni, gdy okazało się, że tworzą one przypominające synapsy struktury z nabłonkiem komórki macierzystej, które nie są typowym celem dla neuronów - powiedział Hsu.

Uczeni potwierdzili, że nerw rzeczywiście celował w komórki macierzyste. Współczulny układ nerwowy jest normalnie na stałym, niskim poziomie, aby utrzymać homeostazę organizmu. Naukowcy odkryli, że ten niski poziom aktywności nerwów utrzymuje komórki macierzyste w stanie gotowym do regeneracji. Podczas długotrwałego zimna układ uaktywniał się na znacznie wyższym poziomie i uwalniał więcej neuroprzekaźników, powodując szybką aktywację komórek macierzystych, regenerację mieszka włosowego i wzrost nowych włosów.

Naukowcy zbadali również, co utrzymuje połączenia nerwowe z komórkami macierzystymi mieszka włosowego. Kiedy usunęli mięsień połączony z mieszkiem włosowym, układ współczulny cofnął się i połączenie nerwowe z komórkami macierzystymi mieszka włosowego zostało utracone, co pokazuje, że mięsień był niezbędnym wsparciem strukturalnym do połączenia układu współczulnego z mieszkiem włosowym.

Jak rozwija się ten system?

Oprócz badania mieszków włosowych w ich w pełni uformowanym stanie, naukowcy zbadali, w jaki sposób układ się rozwija - w jaki sposób mięśnie i nerwy docierają do mieszka włosowego.

- Odkryliśmy, że sygnał pochodzi z samego rozwijającego się mieszka włosowego, który wydziela białko regulujące tworzenie się mięśni gładkich, które następnie przyciągają nerw współczulny. U osoby dorosłej ta interakcja odwraca się, a układ współczulny i mięśnie razem regulują komórki macierzyste mieszków włosowych w celu regeneracji nowego mieszka włosowego - powiedziała Yulia Shwartz, doktorantka z laboratorium Hsu. współautorka badań.

Dzięki tym eksperymentom naukowcy zidentyfikowali dwuskładnikowy system, który reguluje komórki macierzyste mieszka włosowego. Układ współczulny jest składnikiem sygnalizacyjnym, który aktywuje komórki macierzyste za pośrednictwem neuroprzekaźników, podczas gdy mięsień jest składnikiem strukturalnym, który umożliwia włóknom nerwowym bezpośrednie połączenie z komórkami macierzystymi mieszka włosowego.

- Komórki macierzyste mieszków włosowych można regulować na wiele różnych sposobów i są one wspaniałymi modelami do badania regeneracji tkanek – powiedziała Shwartz. - Ta reakcja jest pomocna w sprzęganiu regeneracji tkanek ze zmianami w świecie zewnętrznym, takimi jak temperatura. Jest to reakcja dwuwarstwowa: gęsia skórka to szybki sposób na zapewnienie jakiejś ulgi w krótkim okresie. Ale kiedy zimno utrzymuje się, staje się to mechanizmem dla komórek macierzystych, dzięki któremu te wiedzą, że może nadszedł czas na produkcję nowej sierści - dodała.

W przyszłości naukowcy będą dalej badać, w jaki sposób środowisko zewnętrzne może wpływać na komórki macierzyste skóry, zarówno w warunkach homeostazy, jak i w sytuacjach naprawczych, takich jak gojenie się ran.

- Żyjemy w stale zmieniającym się środowisku. Ponieważ skóra jest zawsze w kontakcie ze światem zewnętrznym, daje nam to szansę zbadania, jakie mechanizmy wykorzystują komórki macierzyste w naszym organizmie do integracji produkcji tkanek ze zmieniającymi się wymaganiami, co jest niezbędne dla organizmów rozwijać się w tym dynamicznym świecie - powiedział Hsu.

 

 

Źródło: Harvard University, fot. Pixabay