В экспериментах на мышах исследователи Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили, что регуляторные Т-клетки (Tregs; "тройники"), тип иммунных клеток, обычно связанных с контролем воспаления, напрямую запускает стволовые клетки в коже, способствуя здоровому росту волос. Исследователи обнаружили, что без этих иммунных клеток в качестве партнеров стволовые клетки не могут регенерировать волосяные фолликулы, что приводит к облысению.
"Наши волосяные фолликулы постоянно перерабатываются: когда выпадает волос, весь волосяной фолликул должен вырасти снова," сказал Майкл Розенблюм, доктор медицинских наук, доцент дерматологии в UCSF и старший автор новой статьи. "Считалось, что это полностью зависимый от стволовых клеток процесс, но оказалось, что Treg очень важны. Если вы выберете этот тип иммунных клеток, волосы просто не будут расти."
Новое исследование, опубликованное в сети 26 мая в журнале Cell, предполагает, что дефекты Treg могут быть причиной очаговой алопеции, распространенного аутоиммунного заболевания, вызывающего выпадение волос, и потенциально могут играть роль в других формах облысения, включая облысение по мужскому типу, Розенблюм. сказал. Поскольку одни и те же стволовые клетки отвечают за заживление кожи после травм, исследование повышает вероятность того, что Treg также могут играть ключевую роль в заживлении ран.
Противовоспалительные иммунные клетки напрямую активируют стволовые клетки кожи
Обычно Tregs действуют как миротворцы и дипломаты, информируя остальную иммунную систему о разнице между другом и противником. Когда Tregs не функционируют должным образом, у нас может развиться аллергия на безвредные вещества, такие как арахисовый белок или кошачья шерсть, или у нас могут возникнуть аутоиммунные заболевания, при которых иммунная система задействует собственные ткани организма.
Как и другие иммунные клетки, большинство Treg-клеток находятся в лимфатических узлах организма, но некоторые постоянно живут в других тканях, где они, по-видимому, эволюционировали, чтобы помогать локальным метаболическим функциям, а также выполнять свою обычную противовоспалительную роль. В коже, например, Розенблюм и его коллеги ранее показали, что Treg помогают установить иммунную толерантность к здоровым кожным микробам у новорожденных мышей, и эти клетки также секретируют молекулы, которые помогают заживлению ран во взрослом возрасте.
Розенблюм, который одновременно является иммунологом и дерматологом, хотел лучше понять роль этих резидентных иммунных клеток в здоровье кожи. Для этого он и его команда разработали метод временного удаления Treg с кожи. Но когда они сбрили у этих мышей участки волос, чтобы наблюдать за пораженной кожей, они сделали удивительное открытие. "Мы быстро заметили, что выбритые пряди больше не отрастают, и подумали: «Хм, вот это интересно»" Розенблюм сказал. "Мы поняли, что нам нужно вникнуть в это дальше."
В новом исследовании, проведенном докторантом UCSF и первым автором Нивой Али, доктором философии, несколько линий доказательств предполагают, что Treg играют роль в запуске регенерации волосяных фолликулов.
Во-первых, эксперименты с визуализацией показали, что Treg-клетки имеют тесную связь со стволовыми клетками, которые находятся в волосяных фолликулах и позволяют им регенерировать: количество активных Treg-клеток, образующих кластеры вокруг стволовых клеток фолликулов, обычно увеличивается в три раза, когда фолликулы входят в фазу роста своего тела. регулярный цикл отдыха и восстановления. Кроме того, удаление Treg с кожи блокировало рост волос, только если это было сделано в течение первых трех дней после бритья участка кожи, когда регенерация фолликулов обычно активировалась. Избавление от Tregs позже, когда регенерация уже началась, не повлияло на отрастание волос.
Исследователи обнаружили, что роль Tregs в запуске роста волос не связана с их нормальной способностью подавлять воспаление тканей. Вместо этого они обнаружили, что Treg запускают активацию стволовых клеток напрямую через общую систему межклеточной коммуникации, известную как путь Notch. Во-первых, команда продемонстрировала, что Treg в коже экспрессируют необычно высокие уровни сигнального белка Notch, называемого Jagged 1 (Jag1), по сравнению с Treg в других частях тела. Затем они показали, что удаление Treg-клеток из кожи значительно снижает передачу сигналов Notch в стволовых клетках фолликулов, и что замена Treg-клеток микроскопическими шариками, покрытыми белком Jag1, восстанавливает передачу сигналов Notch в стволовых клетках и успешно активирует регенерацию фолликулов.
"Это как если бы стволовые клетки кожи и Tregs эволюционировали совместно, так что Treg не только защищают стволовые клетки от воспаления, но и участвуют в их регенеративной работе," Розенблюм сказал. "Теперь стволовые клетки полностью полагаются на Treg, чтобы знать, когда пора начинать регенерацию."
Исследование может привести к новым методам лечения аутоиммунного выпадения волос
Розенблюм сказал, что результаты могут иметь значение для гнездной алопеции, аутоиммунного заболевания, которое препятствует регенерации волосяных фолликулов и приводит к тому, что пациенты теряют волосы отдельными участками на коже головы, бровях и лицах. Алопеция – одно из самых распространенных аутоиммунных заболеваний человека – оно так же часто, как ревматоидный артрит, и более распространено, чем диабет 1 типа, – но ученые плохо понимают, что его вызывает.
После того, как его команда впервые наблюдала выпадение волос у мышей с дефицитом Treg, Розенблюм узнал, что гены, связанные с алопецией в предыдущих исследованиях, почти все связаны с Treg, и было показано, что методы лечения, которые усиливают функцию Treg, являются эффективным лечением этого заболевания. Розенблюм предполагает, что лучшее понимание критической роли Tregs в росте волос может привести к улучшению лечения выпадения волос в целом.
Исследование также усиливает понимание того, что иммунные клетки играют гораздо более широкую роль в биологии тканей, чем считалось ранее, сказал Розенблюм, который планирует изучить, играют ли Treg в коже роль в заживлении ран, поскольку те же стволовые клетки фолликула участвуют в регенерации кожи после травм.
"Мы думаем, что иммунные клетки входят в ткань для борьбы с инфекцией, а стволовые клетки существуют для регенерации ткани после ее повреждения," он сказал. "Но мы обнаружили, что стволовые клетки и иммунные клетки должны работать вместе, чтобы сделать регенерацию возможной."