Автор: Все знают, что такое гусиная кожа, когда от страха или холода поверхность нашего тела покрывается пупырышками. Однако не все знают, что эффект гусиной кожи способствует росту волос.
Согласно результату исследований ученых из Гарварда, гусиные прыщи регулируют стволовые клетки, которые в свою очередь восстанавливают волосяные фолликулы — структуру клеток и соединительной ткани, которая окружает волосы человека.
В ответ на холод мышца волосяного фолликула сокращается, в результате чего на коже появляются крошечные шишки.
Гусиные прыщи защищают животных с густой шерстью от холода, но исследователи хотели понять, почему эта биологическая реакция сохранилась у людей, несмотря на то, что у нас относительно мало волос на теле.
В итоге исследователи пришли к выводу, что наша нервная система продуцирует нейротрансмиттеры, которые нацелены на стволовые клетки волосяного фолликула, заставляя их активировать и производить новые волосы.
— Мы всегда были заинтересованы в понимании того, как поведение стволовых клеток регулируется внешними стимулами», — объясняет Я-Чи Хсу из Гарвардского института стволовых клеток Гарвардского университета, — Кожа имеет множество стволовых клеток, окруженных клетками разных типов, и находится на границе нашего тела и внешнего мира, следовательно, ее стволовые клетки могут потенциально реагировать на разнообразные стимулы — из ниши, всего тела или даже из внешней среды.
Далее профессор объясняет, как появление «мурашек на спине» стимулирует рост волос.
«В этом исследовании мы выявили интересную двухкомпонентную нишу, которая не только регулирует стволовые клетки в устойчивом состоянии, но и модулирует поведение стволовых клеток в соответствии с изменениями температуры снаружи.
У животных гусиные прыщи защищают животных от холода, создавая расширенный слой воздуха, который перекрывает верхнюю часть каждого волоса и действует как изоляция.
Биологическая реакция также все еще существует у современных людей, даже несмотря на то, что потребность в ней меньше, после почти 200 000 лет использования шерсти для защиты от холода, считают ученые.
Гусиные прыщи представляли интерес для легендарного британского натуралиста Чарльза Дарвина, который размышлял о них в своих трудах по эволюции
В своей работе «Выражение эмоций у человека и животных» 1872 года Дарвин указал на аналогичную реакцию кожи головы человека, связанную со страхом.
Но теперь исследователи из Гарварда утверждают новую теорию о том, почему эта эволюционная черта все еще важна для современного человека.
Волосяные фолликулы — это структура клеток и соединительной ткани, которая окружает волосы.
Каждый волосяной фолликул закрепляет каждый волосок на коже.
По данным Американской академии дерматологии, в среднем на одной голове скапливается около 100 000 волосяных фолликулов.
Волосяные фолликулы тесно взаимодействуют с иммунной и нейроэндокринной системами кожи, действуют против патогенов и способствуют восприятию чувств.
Волосяные фолликулы также могут помочь в заживлении ран и репигментации кожи.
Многие органы состоят из трех типов тканей — эпителия, мезенхимы и нерва — и в коже эти три линии организованы по особой договоренности.
Ключом к процессу у людей является симпатический нерв, часть нашей нервной системы, которая контролирует гомеостаз тела и наши реакции на внешние раздражители.
В коже под волосами симпатический нерв соединяется с крошечной гладкой мышцей в мезенхиме.
Эта гладкая мышца, в свою очередь, соединяется со стволовыми клетками волосяного фолликула, типом эпителиальных стволовых клеток, критически важных для регенерации волосяного фолликула и заживления ран.
Связь между симпатическим нервом и мышцей хорошо известна, так как они являются клеточной основой позади мурашек — простуда запускает симпатические нейроны, чтобы послать нервный сигнал, и мышца реагирует, сжимаясь и заставляя волосы встать дыбом.
Чтобы узнать больше, исследователи Гарварда исследовали кожу с помощью электронной микроскопии, которая использует пучки ускоренных электронов в качестве источника освещения для получения изображений с чрезвычайно высоким разрешением.
Исследователи обнаружили, что симпатический нерв не только связан с мышцей, но и образует прямую связь со стволовыми клетками волосяного фолликула.
Они сказали, что нервные волокна обернуты вокруг стволовых клеток волосяного фолликула «как лента».
«На ультраструктурном уровне мы действительно могли видеть, как взаимодействуют нерв и стволовая клетка», — сказал Сюй.
«Нейроны имеют тенденцию регулировать возбудимые клетки, как и другие нейроны или мышцы с синапсами.
«Но мы были удивлены, обнаружив, что они образуют подобные синапсоподобные структуры с эпителиальной стволовой клеткой, которая не является типичной мишенью для нейронов».
Симпатическая нервная система обычно активируется на постоянном низком уровне, чтобы поддерживать так называемый гомеостаз тела — поддержание стабильных, относительно постоянных внутренних физических и химических условий в организме.
Команда исследователей обнаружила, что во время этого низкого уровня нервной активности стволовые клетки находились в состоянии равновесия, готовом к регенерации.
При длительной простуде нерв активируется на гораздо более высоком уровне, и высвобождается больше нейротрансмиттеров, что приводит к быстрой активации стволовых клеток, регенерации волосяного фолликула и росту новых волос.
Симпатический нерв реагирует на холод, сокращая мышцы и вызывая мурашки по коже в краткосрочной перспективе, а также стимулируя активацию стволовых клеток волосяного фолликула и рост новых волос в долгосрочной перспективе.
«Когда длится холод, стволовым клеткам становится хорошим механизмом узнать, что, возможно, пришло время регенерировать новую волосяную поросль», — говорит Юлия Шварц, научный сотрудник Гарвардского университета и соавтор исследования.
В будущем исследователи продолжат изучение влияния внешней среды на стволовые клетки кожи.
«Мы живем в постоянно меняющейся обстановке, — сказал Сюй.
«Поскольку кожа всегда находится в контакте с внешним миром, это дает нам возможность изучить, какие механизмы используют стволовые клетки в нашем организме для интеграции производства тканей с изменяющимися потребностями, что необходимо для процветания организмов в этом динамичном мире.
Исследование было опубликовано в журнале Cell.