Kmenové buňky upřednostňují hojení ran před růstem vlasů

Když je kůže zraněna, vstoupí instinkty přežití kmenových buněk. Nový výzkum ukazuje, že jednoduchá aminokyselina, serin, pomáhá tlačit kmenové buňky, aby opustily růst vlasů ve prospěch hojení ran a otevíraly dveře novým terapiím pro chronické rány.

Kmenové buňky vlasových folikulů (HFSC) jsou nepřetržitě samoobnovující se buňky zodpovědné za dvě důležité tělesné funkce: udržování růstových cyklů vlasů prostřednictvím regenerace vlasových folikulů a regeneraci tkání v kůži, aby se pomohlo hojení ran.

Nový výzkum vedený Rockefeller University v New Yorku zkoumal, jak neesenciální aminokyselina, serin, ovlivňuje chování HFSC a zjistil, že když jsou hladiny serinu nízké, buňky upřednostňují hojení ran před růstem vlasů.

„Serinová deprivace spouští vysoce citlivé buněčné„ vytáčení “, který jemným osud naladí osud buňky-směrem k pokožce a daleko od vlasů,“ řekl hlavní autor Jesse Novak, současný student MD-PHD v Tri-institucionálním programu Weill Cornell Medicine a bývalý student PhD v Rockefellerově laboratoři samanské buněčné biologie a vývoje. „Naše zjištění naznačují, že bychom mohli být schopni urychlit hojení kožních ran manipulací se serinovými hladinami prostřednictvím stravy nebo léků.“

Jako nepodstatná aminokyselina mohou lidé produkovat samy serin, ale nachází se také v potravě, jako je maso, drůbež, ryby, sójové boby, ořechy a mléčné výrobky. Serin funguje jako stavební blok pro proteiny, je zapojen do buněčné proliferace a různých metabolických drah.

Vědci zjistili, že u myší krmila dieta s nízkým serinem a glycinem další aminokyselina, HFSC zpozdila růst vlasů a zrychlila oprava rány, konkrétně proces reepitelizace nebo obnovení kožní bariéry. Přestože je serin klasifikován jako nepodstatná aminokyselina, HFSC se bojovaly, pokud ji nemohli vyrobit a absorbovat z vnějších (tj. Dietní) zdrojů.

Vědci identifikovali integrovanou reakci na stresování (ISR) jako interní buněčný program, který vyvolává tento posun funkce HFSC v reakci na stres, jako je poškození nebo serin deprivace. ISR byl aktivován v HFSC pod serinovou deprivací, která tlačila buňky, aby se staly spíše jako epidermální kmenové buňky, které pomáhají přestavět pokožku, spíše než sledovat jejich typickou roli na pěstování vlasů.

„Většina ran kůže, které dostaneme, pochází z otěr, které ničí horní část kůže,“ řekl Novak. „Tato oblast je domovem skupiny kmenových buněk, které se obvykle při opravě ran obvykle staví. Ale když jsou tyto buňky zničeny, nutí kmenové buňky vlasových folikulů, aby se opravily v opravě. Věděli jsme, že jsme si mysleli, že sledování těchto kožních buněk prostřednictvím hojení ran představuje velmi dobrý model pro testování, pokud a jak metabolity celkově regulují tento proces.“

ISR lze myslet jako vytáčení hlasitosti. Pokud jsou hladiny stresu vysoké, například při poškození nebo při nízké úrovni serinu, ISR posune HFSC od výroby vlasů k opravě pokožky. Vědci zjistili, že zvyšování aktivity ISR u myší pomocí farmaceutického činidla, které napodobovalo účinky deprivace serinu zlepšilo hojení ran na úkor regenerace vlasů. Naopak inhibice aktivity blokováním proteinů senzorových proteinů ISR zvrátilo tyto účinky související s kůží a potvrdila ústřední roli, kterou ISR v tomto procesu má. Podobné podpisy ISR byly nalezeny v modelech lidské kůže na okraji hojivých ran, což naznačuje, že mechanismus je evolučně konzervován, což znamená, že se po dlouhou dobu nezměnil napříč různými druhy.

„Nikdo nemá rád ztrátu vlasů, ale pokud jde o přežití ve stresujících dobách, oprava Epidermis má přednost,“ řekla Elaine Fuchs, PhD, vedoucí savčích a biologických a vývojových laboratoře Rockefeller University a odpovídající autor studie. „Chybějící skvrna vlasů není pro zvíře hrozbou, ale je nezraněná rána.“

Rockefeller University/Fuchs Lab

Vědci testovali, zda podávání velké dávky regenerace vlasů serinu. Bohužel pro trpící vypadávání vlasů to ne. Když byly myši krmeny šestkrát vyšší než normální množství serinu, jejich serinové hladiny se zvýšily pouze o 50%. Ukazuje se, že tělo udržuje pevně kontrolu aminokyseliny.

„Viděli jsme však, že pokud jsme zabránili kmenovému buňce v tom, aby si vytvořila vlastní serin a doplňovala jeho ztráty pomocí vysoce serinové stravy, dokázali jsme částečně zachránit regeneraci vlasů,“ řekl Novak.

Objev vědců má některé zjevné důsledky v reálném světě, zejména ve vztahu k hojení ran. Zacílením na ISR, prostřednictvím stravy nebo drog, je možné urychlit hojení zranění popálení nebo chronických ran u lidí s diabetem. Pochopení role ISR může navíc nabídnout způsoby zachování regenerace vlasů, zejména při vypadávání vlasů souvisejících s stresem. Protože však rakovinné buňky mohou také využívat cesty stresové reakce, jako je ISR, bude kritická pečlivá kontrola jakýchkoli budoucích terapií.

Vědci budou i nadále zkoumat potenciál serinu urychlit hojení ran a plánují otestovat další aminokyseliny, aby zjistili, zda mají podobné vlastnosti.

„Celkově lze říci, že schopnost kmenových buněk přijímat rozhodnutí o osudu buněk na základě úrovní stresu, který zažívají, bude pravděpodobně mít široké důsledky pro to, jak tkáň organizuje své regenerativní kapacity v době, kdy jsou zdroje vzácné,“ řekl Fuchs.

Studie byla zveřejněna v časopise Metabolismus buněk.

Zdroj: Rockefeller University