The involvement of hair follicle stem cells in the healing of skin wounds
- Authors: Melikhova V.S.
- Issue: No 1 (2006)
- Pages: 15-16
- Section: Cell technology
- Submitted: 16.01.2023
- Accepted: 16.01.2023
- Published: 06.03.2023
- URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/122209
- DOI: https://doi.org/10.23868/gc122209
- ID: 122209
Cite item
Full Text
Full Text
Известно, что кожа и волосы млекопитающих характеризуются высокой скоростью обновления за счёт пролиферации и дифференцировки прогениторных клеток. К стволовым клеткам [СК] волосяного фолликула [ВФ], ответственным прежде всего за рост волоса, относят 2 популяции, одна из которых расположена в дермальном сосочке нижней части фолликула, а другая - в бугорке - bulge [БВФ], локализованном в верхней его части под устьем сальной железы [1]. В норме их пролиферация и дифференцировка обуславливают формирование всех типов клеток ВФ, сальной и потовой желез. Было показано, что в репарации повреждения кожи участвуют как базальные клетки эпидермиса, так и клетки дермального сосочка [2]. Участие клеток бугорка ВФ в регенерации кожи остаётся неизученным.
Группой Cotsarelis из University of Pennsylvania было установлено, что специфичным маркёром стволовых клеток БВФ является высокий уровень экспрессии белка цитокератина-15 [3]. Ранее было показано, что эти клетки как минимум бипотентны и мигрируют в эпидермис физиологически и в процессе регенерации [5, 7]. Позднее выяснилось, что клетки БВФ обладают свойствами клоногенности и мультипотентны. При трансплантации после 14Оудвоений в культуре они давали начало всем линиям клеток, участвующим в формировании волоса. Многочисленные фолликулы были сформированы от потомства только одной СК [4]. Таким образом, работы ряда исследовательских групп доказали, что клетки области БВФ являются истинными СК взрослого организма млекопитающих [1, 3-6].
Открытие долгоживущих СК в эпидермисе и области БВФ, привело к появлению гипотезы о том, что, возможно, эта клетки участвуют и в обновлении эпидермиса в норме, и при заживлении кожных ран [1]. Для проверки этой гипотезы группа во главе с George Cotsarelis произвела «генную абляцию» этих клеток, используя их уникальный маркер - цитокератин-15. В результате подобной абляции рост волос прекращался по причине полной деградации фолликулов, однако эпидермис оставался неповрежденным. Итогом эксперимента служит вывод о том, что стволовые клетки ВФ и области бугорка не играют значительной роли в функционировании непосредственно клеток кожи. Эти данные подтверждают, что эпителий кожи имеет собственный независимый источник стволовых элементов - клетки, расположенные в базальном слое эпидермиса, участвующие в образовании так называемой эпидермальной пролиферативной единицы [ЭПЕ] [8].
Схема строения волосяного фолликула: БВФ - бугорок волосяного фолликула
Дальнейшие эксперименты группы G. Cotsarelis показали, что после повреждения эпидермиса клетки из области БВФ [которые принято относить к стволовым клеткам волоса] мигрируют в область дефекта, приобретая эпидермальный фенотип. Однако, исследователи не обнаруживали их в ране через несколько недель. Это говорит о том, что они отвечают за первый - срочный - ответ на повреждение, формируя быстро делящуюся и впоследствии дифференцирующуюся коротко живущую популяцию.
Таким образом, стволовые клетки области БВФ отвечают за быструю реэпитализацию раны, давая коротко живущую, переходную, активно делящуюся и мигрирующую популяцию. Сигналы, поступающие из дермального сосочка в бугорок и запускающие регенеративные процессы [Wnt/beta-catenin], уже выявлены и изучены [9]. Однако молекулы, запускающие быстрый ответ клеток БВФ на повреждение кожного эпителия, до сих пор не ясны. Идентификация таких сигнальных молекул позволит разработать способы борьбы с глубокими повреждениями кожи и другими нарушениями, например, с возрастной эпидермальной атрофией.
Ценность работы состоит в функциональном разделении двух групп стволовых клеток - эпидермиса и БВФ, а, значит, и в их более осознанном и целенаправленном использовании в качестве клеток-переносчиков терапевтических генов в заболеваниях волос и кожи [отдельно]. В практическом отношении работа может внести и некоторый вклад в косметологию - при лазерном удалении нежелательных волос происходит абляция только клеток фолликула, а целостность эпидермиса в значительной степени не изменяется. Кроме того, уникальные свойства 2 независимых стволовых популяций волоса можно будет использовать для лечения алопеции и кожных ран.
About the authors
V. S. Melikhova
Author for correspondence.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation
References
- Cotsarelis G., Sun T.T., Lavker R.M. Label-retaining cells resident in the bulge area of pilosebaceous unit: implications for follicular stem cells, hair cycle, and skin carcinogenesis. Cell 1990; 61:1329-37.
- Morasso M.I., Tomic-Canic M. Epidermal Stem Cells: the cradle of epidermal determination, differentiation and wound healing. Biol. Cell 2005; 97: 173-83.
- Liu Y., Lyle S., Yang Z., Cotsarelis G. Keratin 15 promoter targets putative epithelial stem cells in the hair follicle bulge. J. Invest. Dermatol. 2003; 121:963-8.
- Claudinot S., Nicolas M„ Oshima H. Etal. Long-term renewal of hairfollicles from clonogenic multipotent stem cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005; 102[41): 14677-82.
- Taylor G., Lehrer M.S., Jensen P.J. et al. Involvement of follicular stem cells informing not only the follicle but also the epidermis. Cell 2000; 102[4):451-61.
- Morris R.J., Liu Y., Maries L. et al. Capturing and profiling adult hair follicle stem cells. Nat. Biotechnol. 2004; 22(4): 411-7
- TumbarT„ Guasch G., Greco V. et al. Defining the epithelial stem cell niche in skin. Science 2004; 303[5656): 359-63.
- Графова Г.Я. Цитоархитектоника эпидермиса и эпидермальнопролиферативные единицы [ЭПЕ). Архив анат., гитологии и эмбриол. 1982; 82(4): 73-85.
- Van Mater D„ Kolligs F.T., Dlugosz A.A., Fearon E.R. Transient activation of beta-catenin signaling in cutaneous kératinocytes is sufficient to triggerthe active growth phase of the hair cycle in mice. Genes Dev. 2003; 17:1219-24.
Supplementary files
