Alcune cellule staminali hanno una capacità unica di muoversi tra i compartimenti di crescita dei follicoli piliferi, ma rimangono bloccate quando le persone invecchiano e perdono la capacità di maturare e mantenere il colore dei capelli, mostra un nuovo studio.
Guidato dai ricercatori della Grossman School of Medicine della New York University, il nuovo lavoro si è concentrato sulle cellule della pelle nei topi e anche negli esseri umani chiamate cellule staminali dei melanociti o McSC. Il colore dei capelli è controllato dal fatto che i cluster McSC non funzionali ma in continua moltiplicazione all’interno dei follicoli piliferi ricevano il segnale per diventare cellule mature che producono i pigmenti proteici responsabili del colore.
Pubblicato sulla rivista Nature online il 19 aprile, il nuovo studio ha dimostrato che le McSC sono straordinariamente plastiche. Ciò significa che durante la normale crescita dei capelli, queste cellule si muovono continuamente avanti e indietro sull’asse di maturazione mentre transitano tra i compartimenti del follicolo pilifero in via di sviluppo. È all’interno di questi compartimenti che le McSC sono esposte a diversi livelli di segnali proteici che influenzano la maturità.
Nello specifico, il gruppo di ricerca ha scoperto che le McSC si trasformano tra il loro stato di cellule staminali più primitivo e lo stadio successivo della loro maturazione, lo stato di amplificazione del transito, e in base alla loro posizione.
I ricercatori hanno scoperto che quando i capelli invecchiano, cadono e poi ricrescono ripetutamente, un numero crescente di McSC rimane bloccato nel compartimento delle cellule staminali chiamato rigonfiamento del follicolo pilifero. Rimangono lì, non maturano fino allo stato di transito amplificato e non tornano alla loro posizione originale nel compartimento germinale, dove le proteine WNT le avrebbero spinte a rigenerarsi nelle cellule del pigmento.
"Il nostro studio amplia le nostre conoscenze di base su come le cellule staminali dei melanociti funzionano per tingere i capelli", ha affermato il ricercatore principale dello studio, Qi Sun, PhD, ricercatore post-dottorato presso la NYU Langone Health. "I meccanismi appena scoperti aumentano la possibilità che la stessa posizione fissa delle cellule staminali dei melanociti possa esistere negli esseri umani. Se è così, presenta una potenziale strada per invertire o prevenire l’ingrigimento dei capelli umani aiutando le cellule bloccate a muoversi di nuovo." tra i compartimenti del follicolo pilifero in via di sviluppo".
I ricercatori affermano che la plasticità delle McSC non è presente in altre cellule staminali autorinnovanti, come quelle che compongono il follicolo pilifero stesso, che sono note per muoversi in un’unica direzione lungo una linea temporale prestabilita man mano che maturano. Ad esempio, le cellule del follicolo pilifero che amplificano il transito non ritornano mai al loro stato originale di cellule staminali. Ciò aiuta in parte a spiegare perché i capelli possono continuare a crescere anche quando la loro pigmentazione fallisce, dice Sun.
Il lavoro precedente dello stesso gruppo di ricerca della New York University ha dimostrato che la segnalazione WNT era necessaria per stimolare le McSC a maturare e produrre pigmento. Questo studio ha anche dimostrato che le McSC erano miliardi di volte meno esposte alla segnalazione WNT nel follicolo pilifero rispetto al compartimento del germe pilifero, che si trova direttamente sotto il rigonfiamento.
Negli ultimi esperimenti su topi i cui capelli erano stati fisicamente invecchiati mediante depilazione e ricrescita forzata, il numero di follicoli piliferi con McSC alloggiate nel rigonfiamento del follicolo è aumentato dal 15% prima della depilazione a quasi la metà dopo l’invecchiamento forzato. Queste cellule sono rimaste incapaci di rigenerarsi o maturare in melanociti produttori di pigmenti.
I ricercatori hanno scoperto che le McSC bloccate cessavano il loro comportamento rigenerativo poiché non erano più esposte a molti segnali WNT e quindi alla loro capacità di produrre pigmento in nuovi follicoli piliferi, che continuavano a crescere.
Al contrario, altre McSC che hanno continuato a muoversi avanti e indietro tra il rigonfiamento del follicolo e il germe del pelo hanno mantenuto la loro capacità di rigenerarsi come McSC, maturare in melanociti e produrre pigmento durante il periodo di studio di due anni.
"È la perdita della funzione camaleonte delle cellule staminali dei melanociti che potrebbe essere responsabile dell’invecchiamento e della perdita del colore dei capelli", ha affermato la ricercatrice principale dello studio, Mayumi Ito, PhD, professoressa presso il Dipartimento di Dermatologia Ronald. O. Perelman e il Dipartimento di Biologia Cellulare della NYU Langone Health.
"Questi risultati suggeriscono che la motilità delle cellule staminali dei melanociti e la differenziazione reversibile sono fondamentali per mantenere capelli sani e colorati", ha affermato Ito, che è anche professore presso il Dipartimento di Biologia Cellulare della NYU Langone.
Per lo studio, i ricercatori hanno utilizzato recenti tecniche di imaging intravitale 3D e scRNA-seq per tracciare le cellule quasi in tempo reale mentre invecchiavano e si muovevano all’interno di ciascun follicolo pilifero.
Il finanziamento per lo studio è stato fornito dalle sovvenzioni P30CA016087, S10OD021747, R01AR059768, R01AR074995 e U54CA263001 del National Institutes of Health; e il Dipartimento della Difesa concede W81XWH2110435 e W81XWH2110510.
