Neden tüylerimizin diken diken olduğunu hiç merak ettiyseniz, yalnız değilsiniz – Charles Darwin, evrim üzerine yazılarında bu fenomeni düşünmüştür.Tüyleri olan hayvanları soğuktan koruyan tüylerin diken diken olması, biz insanlara pek bir fayda sağlamıyor gibi görünüyor. Öyleyse neden evrim boyunca bu özellik devam etti?
Fareler üzerinde yapılan yeni bir çalışmada, ABD'deki Harvard Üniversitesi ve Çin'deki Ulusal Tayvan Üniversitesi gibi kurumlardan araştırmacılar bunun nedenini ortaya çıkardılar: Tüylerin diken diken olmasından sorumlu hücre türü, saç köklerini ve saçları yenileyen kök hücreleri düzenlemek için de çok önemlidir.Derinin altında, tüylerin diken diken olmasından ve kasılmasından sorumlu olan düz kas (arrector pili kası olarak bilinir), sempatik sinir sistemi ile saç kökü kök hücreleri arasında hayati bir bağlantı görevi görür. Sempatik sinir sisteminin soğuğa verdiği tepki, hem arrector pili kasının kısa süreli kasılmasını tetikleyerek tüylerin diken diken olmasını sağlar, hem de saç kökü kök hücrelerinin aktivasyonunu ve yeni saç büyümesini uzun vadede teşvik eder.Bu keşifler, araştırmacılara farklı hücre tiplerinin nasıl etkileştiğine dair daha fazla bilgi sağlar ve böylece kök hücre aktivitesini dış ortamdaki değişikliklerle ilişkilendirir. Bulgular, 16 Temmuz 2020 tarihinde Cell dergisinde "Tüylerin Dikleşmesini Teşvik Eden Hücre Tipleri, Saç Kökü Kök Hücrelerini Düzenlemek İçin Bir Niş Oluşturur" başlıklı bir makalede çevrimiçi olarak yayınlandı.
Harvard Üniversitesi Kök Hücre ve Rejeneratif Biyoloji Doçenti Ya-Chieh Hsu, "Uzun zamandır kök hücre davranışının dış uyaranlar tarafından nasıl düzenlendiğini anlamaya ilgi duyuyorduk. Cilt, çeşitli komşu hücre tipleriyle çevrili çok sayıda kök hücre popülasyonunu barındıran ve vücudumuz ile dış ortam arasındaki arayüz görevi gören büyüleyici bir sistemdir.Sonuç olarak, kök hücreleri nişten, tüm vücuttan ve hatta dış ortamdan kaynaklanan çeşitli uyaranlara yanıt verebilir. Bu çalışmada, sadece stabil koşullar altında kök hücreleri düzenlemekle kalmayıp, aynı zamanda dış sıcaklık dalgalanmalarına yanıt olarak davranışlarını da modüle eden ilginç bir çift bileşenli niş belirledik."
Saç Büyümesini Düzenleyen Bir Sistem
Birçok organ üç doku tipinden oluşur: epitel, mezenkim ve sinir. Deride, bu üç doku kendine özgü bir düzenlemede bir araya gelir.Sinir sistemimizin bir parçası olan sempatik sinir sistemi, vücut dengesini ve dış uyaranlara verdiğimiz tepkileri yönetir. Mezenkim içindeki küçük düz kas hücrelerine, özellikle de daha önce bahsedilen arrector pili kaslarına bağlanır. Bu düz kas hücreleri ise saç folikülü kök hücrelerine bağlanır. Bu epitel kök hücreleri, saç folikülünün yenilenmesi ve yara onarımı için çok önemlidir.
Sempatik sinirler ile bu düz kas arasındaki bağlantı, tüylerin diken diken olması için hücresel temeli oluşturduğu için iyi bilinmektedir: soğuk, sempatik nöronlardan sinir sinyallerini tetikler ve bu düz kasın kasılmasını ve tüylerin diken diken olmasını sağlar.Ancak, elektron mikroskobu kullanarak cildi son derece yüksek çözünürlükte inceleyen bu araştırmacılar, sempatik sinirlerin sadece bu düz kasa bağlanmakla kalmayıp, aynı zamanda saç folikülü kök hücreleriyle de doğrudan bağlantı kurduğunu keşfettiler. Nitekim, sinir lifleri saç folikülü kök hücrelerini bir şerit gibi sarar.Nöronlar genellikle, diğer nöronların veya kasların sinapslar aracılığıyla etkileşime girmesi gibi, uyarılabilir hücreleri düzenler. Ancak, nöronal eylemin tipik hedefleri olmayan saç folikülü kök hücreleriyle sinaps benzeri yapılar oluşturduklarını keşfettiğimizde çok şaşırdık."
Daha sonra, araştırmacılar sempatik sinirlerin gerçekten saç folikülü kök hücreleri üzerinde etki ettiğini doğruladılar.Sempatik sinir sistemi, vücut dengesini korumak için genellikle düşük düzeyde sürekli aktivasyon sağlar. Araştırmacılar, bu temel sinir aktivitesinin saç folikülü kök hücrelerini yenilenmeye hazır durumda tuttuğunu keşfettiler. Uzun süre soğuğa maruz kalındığında, sempatik sinirler artan aktivasyon gösterir ve kök hücreleri hızla aktive eden nörotransmiterleri salar. Bu, folikül yenilenmesini ve yeni saçların büyümesini tetikler.
Araştırmacılar ayrıca sempatik sinirler ile saç folikülü kök hücreleri arasındaki bağlantıyı neyin sürdürdüğünü de araştırdılar. Saç foliküllerine bağlı düz kasları çıkardıklarında, sempatik sinirler geri çekildi ve sinirler ile kök hücreler arasındaki bağlantı kesildi. Bu, düz kasların sempatik sinirleri saç foliküllerine bağlayan temel destek yapısı olarak işlev gördüğünü göstermektedir.
Bu sistemin nasıl ortaya çıktığı
Araştırmacılar, tamamen oluşmuş saç köklerini incelemekle kalmayıp, bu sistemin başlangıçta nasıl ortaya çıktığını, yani düz kas ve sempatik sinirlerin ilk olarak köklerine nasıl ulaştığını da araştırdılar.Bu folikül, düz kas oluşumunu düzenleyen bir protein salgılar ve ardından sempatik sinirleri çeker. Yetişkinlikte bu etkileşim tersine döner ve sempatik sinirler ile düz kas, saç folikülü kök hücrelerini birlikte düzenleyerek yeni foliküllerin yenilenmesini sağlar. Bu, tüm döngüyü tamamlar — gelişmekte olan saç folikülü kendi mikro ortamını oluşturur."
Çevreye tepki verme
Bu deneyler sayesinde araştırmacılar, saç folikülü kök hücrelerini düzenleyen iki bileşenli bir sistem belirlediler.Sempatik sinirler, nörotransmiterler aracılığıyla saç folikülü kök hücrelerini aktive eden sinyal bileşeni olarak işlev görürken, düz kaslar bu hücrelere doğrudan sinir lifi bağlantısı sağlayan yapısal bileşeni sağlar. Shwartz, "Saç folikülü kök hücreleri birçok şekilde modüle edilebilir, bu da onları doku yenilenmesini incelemek için olağanüstü bir model haline getirir. Bu özel tepki, doku yenilenmesini sıcaklık gibi dışsal değişikliklerle birleştirmek için son derece yararlıdır" dedi.Bu, iki aşamalı bir tepkidir: tüylerin diken diken olması, kısa vadede hızlı bir rahatlama sağlar. Ancak soğuk devam ettiğinde, bu, saç folikülü kök hücrelerine yeni tüylerin yenilenme zamanının geldiğini bildiren etkili bir mekanizma haline gelir."
Bu araştırmacılar, bundan sonra, hem sabit koşullar altında hem de yara iyileşmesi gibi onarım süreçleri sırasında dış ortamın ciltteki kök hücreleri nasıl etkilediğini daha ayrıntılı olarak inceleyecekler.
Hsu, "Sürekli değişen bir ortamda yaşıyoruz. Cilt, dış dünya ile sürekli temas halinde olduğundan, bu bize kök hücrelerimizin doku üretimini değişen taleplerle senkronize etmek için kullandığı mekanizmaları inceleme fırsatı sunuyor. Bu, organizmaların bu dinamik ortamda gelişmesi için kritik bir faktördür." dedi.