Ha valaha is elgondolkodott azon, hogy miért kapunk libabőrt, akkor nem egyedül van – Charles Darwin is elmélkedett erről a jelenségről az evolúcióról szóló írásaiban.Míg a libabőr a vastag szőrzettel rendelkező állatokat védi a hidegtől, mi embereknek ez a reakció alig hoz hasznot. Miért maradt akkor fenn az evolúció során?
Egy új, egereken végzett tanulmányban az amerikai Harvard Egyetem és a kínai Nemzeti Tajvani Egyetem kutatói felfedezték az okot: a libabőrért felelős sejttípus kulcsfontosságú szerepet játszik a szőrtüszőket és a szőrszálakat regeneráló őssejtek szabályozásában is.A bőr alatt a libabőr összehúzódásáért és kialakulásáért felelős simaizom – az úgynevezett arrector pili izom – létfontosságú kapcsolatot biztosít a szimpatikus idegrendszer és a szőrtüsző őssejtek között. A szimpatikus idegrendszer hidegre adott reakciója egyrészt az arrector pili izom rövid távú összehúzódását váltja ki, ami libabőrt okoz, másrészt hosszú távon elősegíti a szőrtüsző őssejtek aktiválódását és az új szőr növekedését.Ezek a felfedezések lehetővé tették a kutatók számára, hogy jobban megértsék a különböző sejttípusok közötti kölcsönhatásokat, és így összekapcsolják az őssejtaktivitást a külső környezet változásaival. A eredményeket 2020. július 16-án tették közzé online a Cell folyóiratban, „A libabőrt előidéző sejttípusok niche-t alkotnak a szőrtüsző őssejtjeinek szabályozásához” című cikkben.
A tanulmány társszerzője, Ya-Chieh Hsu, a Harvard Egyetem őssejt- és regeneratív biológia tanszékének docense kijelentette: „Régóta érdekel minket, hogy megértsük, hogyan szabályozzák a külső ingerek az őssejtek viselkedését. A bőr egy lenyűgöző rendszer: több őssejtpopulációt rejt, amelyeket különböző szomszédos sejttípusok vesznek körül, és a testünk és a külső környezet közötti kapcsolódási pontként szolgál.Ennek következtében a bőr őssejtjei reagálhatnak a niche-ből, az egész testből vagy akár a külső környezetből származó különböző ingerekre. Ebben a tanulmányban azonosítottunk egy érdekes, kétkomponensű niche-t, amely nemcsak stabil körülmények között szabályozza az őssejteket, hanem modulálja azok viselkedését is a külső hőmérséklet-ingadozásokra adott válaszként.”
A hajnövekedést szabályozó rendszer
Sok szerv háromféle szövetből áll: hám, mesenchima és ideg. A bőrben ez a három szövet jellegzetes elrendezésben található.Az idegrendszerünk részét képező szimpatikus idegrendszer szabályozza a test egyensúlyát és a külső ingerekre adott reakciókat. Kapcsolatban áll a mesenchymában található apró simaizomsejtekkel, konkrétan a korábban említett arrector pili izmokkal. Ezek a simaizomsejtek pedig kapcsolódnak a szőrtüsző őssejtjeihez. Ezek az epitheliális őssejtek kulcsfontosságúak a szőrtüszők regenerálódásában és a sebek gyógyulásában.
A szimpatikus idegek és ez a simaizom közötti kapcsolat jól ismert, mivel ez képezi a libabőr sejt alapját: a hideg szimpatikus idegsejtekből idegjeleket vált ki, ami a simaizom összehúzódását és a szőrszálak felállását okozza.Az elektronmikroszkóppal végzett, rendkívül nagy felbontású bőrvizsgálat során azonban a kutatók felfedezték, hogy a szimpatikus idegek nemcsak ehhez a simaizomhoz kapcsolódnak, hanem közvetlen kapcsolatot is kialakítanak a szőrtüsző őssejtekkel. Az idegrostok valóban szalagként tekerődnek a szőrtüsző őssejtek köré.Az idegsejtek általában az izgatott sejteket szabályozzák, hasonlóan ahhoz, ahogy más idegsejtek vagy izmok szinapszisokon keresztül kölcsönhatásba lépnek egymással. Megdöbbentő volt azonban, hogy szinapszis-szerű struktúrákat képeznek a szőrtüsző őssejtekkel, amelyek nem tipikus célpontjai az idegsejtek működésének. A kutatók ezt követően megerősítették, hogy a szimpatikus idegek valóban hatnak a szőrtüsző őssejtekre.A szimpatikus idegrendszer általában alacsony szintű, tartós aktivációt tart fenn a test egyensúlyának megőrzése érdekében. A kutatók felfedezték, hogy ez az alapszintű idegi aktivitás a szőrtüsző őssejteket regenerálódásra kész állapotban tartja. Hosszabb hideghatásnak való kitettség során a szimpatikus idegek fokozott aktivitást mutatnak, és több neurotranszmittert bocsátanak ki, amelyek gyorsan aktiválják az őssejteket. Ez kiváltja a szőrtüszők regenerálódását és új szőr növekedését.
A kutatók azt is vizsgálták, mi tartja fenn a kapcsolatot a szimpatikus idegek és a szőrtüsző őssejtek között. Amikor eltávolították a szőrtüszőkhöz kapcsolódó simaizmokat, a szimpatikus idegek visszahúzódtak, és a kapcsolat az idegek és az őssejtek között megszakadt. Ez arra utal, hogy ez a simaizom alapvető támogató struktúraként szolgál, amely összeköti a szimpatikus idegeket a szőrtüszőkkel.
Hogyan jön létre ez a rendszer?
A teljesen kialakult szőrtüszők tanulmányozása mellett a kutatók azt is vizsgálták, hogy ez a rendszer hogyan jön létre – hogyan jutnak el a simaizmok és a szimpatikus idegek először a tüszőhöz.A szőrtüsző egy fehérjét választ ki, amely szabályozza a simaizom kialakulását, és ezáltal vonzza a szimpatikus idegeket. Felnőttkorban ez a kölcsönhatás megfordul, és a szimpatikus idegek és a simaizom közösen szabályozzák a szőrtüsző őssejtjeit, hogy új tüszők alakuljanak ki. Ezzel bezárul a teljes ciklus – a fejlődő szőrtüsző megteremti saját mikro környezetét.”
Válasz a környezetre
Ezekkel a kísérletekkel a kutatók azonosítottak egy kétkomponensű rendszert, amely szabályozza a szőrtüsző őssejtjeit.A szimpatikus idegek jelátviteli komponensként szolgálnak, amelyek neurotranszmitterek segítségével aktiválják a szőrtüsző őssejteket, míg a simaizom a szerkezeti komponenst biztosítja, amely lehetővé teszi a közvetlen idegrost-kapcsolatot ezekkel a sejtekkel. Shwartz megjegyezte: „A szőrtüsző őssejtek számos módon modulálhatók, ami figyelemre méltó modellt jelent a szövetregeneráció tanulmányozásához. Ez a különleges reakció rendkívül hasznosnak bizonyul a szövetregeneráció és a külső változások, például a hőmérséklet összekapcsolásában.”Ez egy kétlépcsős reakció: a libabőr gyors, rövid távú enyhülést nyújt. De ha a hideg továbbra is fennáll, hatékony mechanizmusként jelzi a szőrtüsző őssejteknek, hogy ideje új szőrzetet regenerálni.”
A jövőben ezek a kutatók tovább fogják vizsgálni, hogy a külső környezet hogyan befolyásolja a bőr őssejtjeit, mind állandó állapotban, mind pedig a sebgyógyuláshoz hasonló helyreállítási folyamatok során.
Hsu megjegyezte: "Folyamatosan változó környezetben élünk. Mivel a bőr állandó kapcsolatban áll a külvilággal, ez lehetőséget ad arra, hogy tanulmányozzuk azokat a mechanizmusokat, amelyeket őssejtjeink alkalmaznak a szövettermelés és a változó igények összehangolására – ez egy kritikus tényező az organizmusok számára, hogy boldoguljanak ebben a dinamikus környezetben."