Открытие, опубликованное группой ученых из испанского Национального онкологического научного центра (Centro Nacional de Investigaciones Oncologicas, CNIO), проливает новый свет на стимуляцию роста волосяного фолликула, а также вносит вклад в понимание более широкой проблемы: как вообще добиться регенерации тканей, в частности кожи, во взрослом организме.

Инициация роста волосяных фолликулов (синие)
регулируется молекулярным взаимодействием
между их стволовыми клетками и окружающими
кластерами макрофагов (красные).
(Фото: Donatello Castellana, CNIO)

Испанские ученые установили неожиданную связь между регенерацией кожи и защитной системой организма. По мнению авторов исследования, опубликованного в журнале PLOS Biology, клетки иммунной системы, называемые макрофагами, одной из функций которых является уничтожение вторгшихся в организм патогенных микроорганизмов, отвечают и за активацию стволовых клеток кожи, а также стимулируют рост волос.

«Мы установили, что макрофаги, клетки, чья основная функция традиционно связывается с борьбой с инфекциями и заживлением ран, участвуют и в активации стволовых клеток волосяного фолликула в невоспаленной коже», – говорит Мирна Перес-Морено (Mirna Perez-Moreno), один из авторов статьи.

Кожа обновляется в течение всей жизни благодаря регенеративному потенциалу, присущему стволовым клеткам. Но самые различные факторы могут ослабить регенеративные способности этих клеток или способствовать их неконтролируемому росту, что приводит к старению и болезням, в том числе раку кожи. Открытие того, что макрофаги активируют стволовые клетки кожи, может иметь очень важные последствия, выходящие за рамки разработки терапевтических подходов к восстановлению волос: оно может оказаться актуальным и в области изучения рака.

Эта работа началась более четырех лет назад с наблюдения, сделанного Перес-Морено во время работы над другим исследовательским проектом. Мыши, с которыми она в то время работала, получали противовоспалительные препараты, лечение, которое одновременно реактивировало у животных рост шерсти. Убежденные в том, что это явление может объясняться существованием тесной связи между стволовыми клетками и клетками иммунной системы, исследователи начали экспериментировать с различными типами иммунных клеток.

Они установили, что, если стволовые клетки находятся в состоянии покоя, часть макрофагов умирает в результате процесса, известного как апоптоз. Это стимулирует секрецию умирающими и живыми макрофаги определенных факторов, что, в свою очередь, активирует стволовые клетки, и именно тогда возобновляется рост волос.

Макрофаги секретируют ряд факторов, включая класс белков, называемых Wnt. Исследователи продемонстрировали участие секретируемых макрофагами Wnt, искусственно воспроизведя этот естественный процесс путем обработки макрофагов инкапсулированным в липосомы препаратом-ингибитором Wnt. Как и следовало ожидать, использование этого препарата вызвало задержку активации роста волос.

Хотя это исследование проведено в мышах, ученые считают, что их открытие «может облегчить разработку новых стратегий лечения» при потере волос у человека.

По их мнению, возможность атаковать один тип клеток, чтобы повлиять на другой, открывает широкие перспективы, выходящие далеко за рамки проблемы восстановления роста волос. А использование липосом в качестве способа доставки лекарств в определенные клетки, является очень перспективным методом исследований, который может быть применен для изучения нескольких патологий.

С более фундаментальной точки зрения эта работа является попыткой понять, как изменения в среде, окружающей взрослые стволовые клетки кожи, могут регулировать их способность к регенерации.

«Сегодня одной из самых актуальных проблем в области стволовых клеток является регуляция активации пулов эндогенных стволовых клеток в тканях взрослого организма, чтобы способствовать регенерации и обойтись без трансплантации», – объясняет Перес-Морено.

В настоящее время известно, что макрофаги являются ключевыми клетками, участвующими в биохимическом диалоге, постоянно идущем в окружающей стволовые клетки среде.

«Наше исследование подчеркивает важность макрофагов в качестве модуляторов процессов регенерации кожи, выходящих за пределы своей первичной функции фагоцитов», – говорят ученые в своей статье.

Их следующей целью является определить класс макрофагов, участвующих в активации стволовых клеток кожи, и их значение в регуляции стволовых клеток при патологических состояниях, в том числе раке кожи.

Как объясняет Перес-Морено, макрофаги – очень разнотипная клеточная популяция. Только менее десяти лет назад ученые установили, что, помимо костного мозга, эти клетки берут свое начало в желточном мешке во время беременности. Существуют и другие макрофаги, пролиферирующие в тканях. Все разнообразие источников резидентных макрофагов кожи еще предстоит изучить.

Оригинальная статья

Macrophages contribute to the cyclic activation of adult hair follicle stem cells