Изменения в выпуклости, связанные с циклом роста волос
Клетки зародыша волоса активируются в начале анагена. Перед этим СК находятся в длительном периоде отдыха, который длится месяцами[74][75]. Покоящиеся в выпуклости СК генерируют ранние клетки-предшественницы клеток волосяного фолликула. Последние, в свою очередь, производят быстро пролиферирующие клетки-предшественницы, расположенные в матриксе волоса. Впоследствии они окончательно дифференцируются и перемещаются вверх для формирования клонов внутренних волосяных фолликулов с внутренней корневой оболочкой и стержнем волоса. Матричные клетки подвергаются дифференцировке, а СК выпуклости проходят через короткую фазу самообновления в анагене, а затем снова возвращаются в состояние покоя[76][77].
В начале катагена клетки матрикса подвергаются апоптозу, однако многие из клеток наружной корневой оболочки между выпуклостью и матрицей все же выживают.
Но как только наступает катаген, пролиферативный потенциал этих клеток заканчивается и уже не может быть реактивирован. Интересно отметить, что даже несмотря на свою неспособность восстановить пролиферативный потенциал, они выполняют важные нестволовые функции в выпуклости, например, сигнальную[78].
Что касается волосяного зародыша, то существуют две основные гипотезы о его возникновении:
• гипотеза бокового диска утверждает, что он формируется из клеток внутри матрикса;
• гипотеза миграции выпуклости предполагает, что клетки зародыша мигрируют из выпуклости при переходе из катагена в телоген.
Обе эти модели привлекательны, однако, по-видимому, зародыш волоса происходит из стволовых клеток наружной корневой оболочки,[79]которые вышли из выпуклости во время предыдущей фазы роста. Они находятся в непосредственной близости к дермальному сосочку, что позволяет зародышу волоса быстро активироваться в ответ на его стимулы в начале нового цикла роста[80][81]. Получается, что некоторые покоящиеся СК мигрируют из «старой» выпуклости, чтобы сгенерировать новый набор СК в «новом» волосяном зародыше, а также «новую» выпуклость, и цикл начинается снова. Эти циклические процессы протекают во время телогена, анагена и катагена[82][83].
Рисунок 8. Жизненный цикл волоса. В телогене СК образуют плотную шарообразную структуру в зародышах волос под покоящимися СК в выпуклости. Мезенхимальные клетки в дермальном сосочке посылают сигналы для активации СК во время перехода телоген-анаген. СК подвергаются быстрой пролиферации и экспансии, давая начало матриксным предшественницам во время раннего анагена. Клетки матрикса далее дифференцируются с образованием внутренней корневой оболочки, коры и стержня волоса во время анагена, после чего дифференцированные клетки подвергаются систематической гибели во время последующего катагена1.
Как и в случае с другими тканевыми СК, работа фолликулярных СК регулируется как внутренними клеточными механизмами, так и внешней клеточной регуляцией из микроокружения ниши. СК не только помогают поддерживать гомеостаз волос и кожи, но также могут быстро реагировать на сигналы повреждения, выходя из состояния покоя и способствуя заживлению ран[84][85]. Тем не менее во время гомеостаза поддержание покоя жизненно важно для самосохранения СК: оно предотвращает их истощение и снижение пластичности. Несвоевременный выход из состояния покоя нарушает гомеостатическую регенерацию тканей и заживление ран[86][87][88].
Гены и сигнальные пути, участвующие в регуляции работы СК выпуклости
Гены и сигнальные пути
Интересно отметить, что 14 % генов, которые активируются в других типах СК, были также обнаружены и в выпуклости. Некоторые из них, вероятно, определяют уникальные свойства, общие для многих СК.
Гены, играющие роль при покое СК в выпуклости:
• гены, кодирующие факторы ингибирования клеточного цикла, такие как Cdkn1b (p27), Cdkn1c (p57) и Cdkn2b (p15);
• гены, кодирующие факторы, стимулирующие клеточный цикл, такие как Ki67, ядерный антиген пролиферирующих клеток PCNA, циклины (Cyclin D1, D2, A2, B1) и циклин-зависимые киназы;