- I follicoli piliferi contengono diversi tipi di cellule, comprese le cellule staminali dei melanociti che generano cellule che producono il pigmento melanina responsabile del colore dei capelli.
- Un nuovo studio sui topi mostra che queste cellule staminali dei melanociti migrano tra due siti nel follicolo pilifero durante ogni ciclo di crescita e caduta dei capelli, da un sito in cui producono il pigmento per il colore dei capelli a un altro in cui producono cellule staminali.
- Lo studio ha scoperto che l’invecchiamento fa sì che una porzione maggiore di queste cellule staminali dei melanociti rimanga bloccata nel sito in cui producono le cellule staminali, il che lascia una porzione minore di cellule staminali per generare cellule produttrici di melanina, con conseguente ingrigimento dei capelli.
- Questi risultati forniscono informazioni sui meccanismi alla base dell’ingrigimento dei capelli e potrebbero aiutare a ideare trattamenti per il trattamento dell’ingrigimento dei capelli.
I follicoli piliferi, le strutture che producono i capelli, subiscono diversi cicli di crescita nel corso della vita di un individuo. L’aumento del numero di cicli di crescita del follicolo con l’invecchiamento è associato a deficit di
Le cellule staminali dei melanociti si trovano in due posizioni distinte alla base di ciascun follicolo pilifero. In una delle posizioni, chiamata rigonfiamento, queste McSC si auto-rinnovano per mantenere una popolazione di cellule staminali immature. Nell’altra posizione, chiamata area del germe dei capelli, i McSC possono differenziarsi per formare melanociti che producono il pigmento di melanina per i capelli.
In precedenza si pensava che una volta che le McSC si fossero differenziate in melanociti, questo processo fosse irreversibile.
Invece, un recente studio pubblicato in
In altre parole, durante ogni ciclo di crescita, le McSC possono differenziarsi in uno stato parzialmente differenziato che produce pigmenti e quindi tornare a uno stato indifferenziato.
Lo studio ha anche dimostrato che la migrazione delle cellule tra queste regioni viene interrotta con ripetuti cicli di crescita del follicolo pilifero. Ciò si traduce in un minor numero di cellule staminali che possono svilupparsi in melanociti produttori di pigmenti, portando così all’ingrigimento dei capelli.
L’autore dello studio, il dottor Mayumi Ito, Ph.D., biologo cellulare presso la New York University, ha dichiarato: “[Our] l’analisi ha rivelato che le cellule staminali dei melanociti sono più dinamiche/mobili di quanto si pensasse in precedenza. Abbiamo rivelato che mentre le cellule staminali dei melanociti si muovono all’interno del follicolo pilifero, le cellule staminali possono alterare in modo reversibile lo stato cellulare dallo stato immaturo a quello maturo, e questa reversibilità è fondamentale per il corretto mantenimento di queste cellule staminali».
Il dottor Ito ha anche osservato: “Lo studio si basa su studi precedenti che dimostrano che il mantenimento di cellule staminali melanocitarie sane è la chiave per preservare il colore dei capelli. Il nostro studio suggerisce che le cellule staminali dei melanociti sono mobili ma possono avviare la rigenerazione dei melanociti dei capelli solo quando sono presenti in un’area specifica all’interno del follicolo pilifero (compartimento del germe pilifero). Il nostro studio suggerisce anche che la localizzazione delle cellule staminali dei melanociti può essere alterata durante il corso dell’invecchiamento. Spostare i melanociti in una posizione corretta all’interno del follicolo pilifero può aiutare a prevenire l’ingrigimento dei capelli.
Ruolo delle cellule staminali nelle fasi di crescita dei capelli
Ogni ciocca di capelli è costituita dalla parte esterna visibile chiamata fusto e dalla radice che si trova sotto la superficie della pelle. La radice dei capelli è circondata o racchiusa dal follicolo pilifero, che è responsabile della promozione della crescita dei capelli. Il follicolo pilifero influenza anche la consistenza e il colore dei capelli.
Tra l’ampia varietà di cellule presenti nel follicolo pilifero vi sono le cellule staminali. Le cellule staminali nel corpo sono responsabili della rigenerazione dei tessuti nel corpo e possono differenziarsi per formare una matrice di cellule specializzate.
Nello specifico, la divisione di una cellula staminale può portare alla formazione di cellule staminali figlie identiche e/o cellule che possono differenziarsi per assumere destini diversi. Si ritiene che questa differenziazione delle cellule staminali in un tipo cellulare che svolge una funzione specifica sia irreversibile.
Le cellule staminali nel follicolo pilifero generano le cellule per aiutare a rigenerare le cellule del follicolo pilifero e facilitare la crescita dei capelli. Durante la vita di una persona, ogni follicolo pilifero subisce diversi cicli di crescita che consistono in
Anagen si riferisce alla fase di crescita che può durare da due a sei anni e comporta la divisione delle cellule nel follicolo pilifero, portando all’allungamento del fusto del capello.
La fase di crescita è seguita da una breve fase di transizione, catagen, che dura alcune settimane e comporta il restringimento del follicolo pilifero e il rallentamento della crescita dei capelli.
La fase successiva è chiamata fase di riposo o telogen, che dura dai tre ai quattro mesi e comporta la cessazione della crescita e la caduta dei vecchi capelli, seguita dall’inizio di una nuova fase di crescita.
Le cellule che compongono il follicolo pilifero e producono cheratina sono generate dalle cellule staminali del follicolo pilifero. Al contrario, i melanociti che producono la melanina, il pigmento responsabile del colore dei capelli, sono generati dalla differenziazione delle cellule staminali dei melanociti (McSC).
Questi McSC sono presenti in due posizioni distinte durante la fase telogen. Ciò include le McSC presenti in una struttura transitoria chiamata area del germe dei capelli. L’area del germe pilifero contiene anche cellule staminali del follicolo pilifero e svolge un ruolo importante nell’allungamento dei capelli durante la fase di crescita.
Sopra l’area del germe pilifero del follicolo pilifero si trova una regione chiamata rigonfiamento, che contiene anche McSCs. L’area di rigonfiamento è nota come compartimento delle cellule staminali e si ritiene che sia necessaria per mantenere una popolazione di cellule staminali di riserva.
Mentre l’area del rigonfiamento funge potenzialmente da compartimento delle cellule staminali, le cellule staminali dei melanociti nell’area del germe dei capelli si differenziano per formare melanociti maturi che producono il pigmento per i capelli durante la crescita o la fase anagen.
Nel presente studio, i ricercatori hanno esaminato come le McSC nelle aree del rigonfiamento e dei germi dei capelli differissero nella loro funzione e capacità di proliferare.
Trasformazione delle cellule del pigmento dei capelli
I ricercatori hanno scoperto che i McSCs erano per lo più localizzati nell’area del germe dei capelli piuttosto che nel rigonfiamento prima dell’inizio della fase di crescita. Questi McSC presenti nel compartimento dei germi piliferi hanno ampiamente contribuito alla popolazione di McSC figlia e melanociti differenziati. I ricercatori hanno trovato poche McSC nell’area del rigonfiamento, evidenziando l’importanza delle McSC del germe di capelli nella produzione sia di melanociti differenziati maturi sia nel mantenimento della popolazione di McSC.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che la differenziazione delle McSC del germe di capelli in melanociti maturi produttori di pigmento nel bulbo durante la fase di crescita era irreversibile e questi melanociti morivano entro la fine della fase di crescita. Questi melanociti maturi non mostravano marcatori di cellule staminali.
La proliferazione di McSCs del germe di capelli ha prodotto anche McSCs figlie identiche che erano in grado di differenziarsi in uno stato differenziato intermedio nell’area del germe di capelli. Queste McSC figlie esprimevano sia i marcatori delle cellule staminali che i geni del pigmento durante la fase di crescita precoce e media.
Inoltre, questi McSC di germi di capelli potrebbero migrare verso il rigonfiamento durante l’anagen. Nel rigonfiamento, questi McSC si sono dedifferenziati per mantenere la popolazione di cellule staminali. Queste McSC indifferenziate sono presenti nel rigonfiamento durante la fase anagen e poi sono migrate di nuovo nell’area del germe del capello dalla successiva fase telogen.
In altre parole, questi risultati suggeriscono che le McSC, a differenza di altre cellule staminali, sono in grado di passare da uno stato indifferenziato a uno stato differenziato e viceversa.
Ciò significa che invece di distinte popolazioni di cellule staminali che occupano i compartimenti del rigonfiamento e del germe dei capelli, i McSC viaggiano tra questi siti e hanno la capacità di svolgere le funzioni sia di auto-rinnovamento che di produzione di melanociti differenziati e maturi.
Le cellule staminali dei melanociti possono dedifferenziare
Il dottor Rui Yi, Ph.D., professore di dermatologia presso la Northwestern University, ha osservato che è stato dimostrato che cellule specializzate derivate da cellule staminali possono subire una dedifferenziazione se esposte a uno specifico ambiente di coltura cellulare. Tuttavia, c’è limitato
“Le persone generalmente pensano che le cellule staminali mantengano la loro staminalità mediante l’auto-rinnovamento, ma possono anche differenziarsi per formare diversi tipi di cellule. Tipicamente, pensiamo che questo processo di differenziazione sia irreversibile. Ad esempio, le cellule staminali ematopoietiche possono differenziarsi in diverse cellule del sangue, comprese le cellule T e le cellule B. Queste cellule normalmente non torneranno mai indietro”, ha detto il dottor Yi.
“Questa è una dimostrazione che la cellula staminale tissutale, in questo caso, le cellule staminali dei melanociti, può decisamente dedifferenziarsi. Lo studio ha dimostrato che le cellule staminali dei melanociti possono differenziarsi e, una volta che entrano nel microambiente appropriato, possono dedifferenziarsi”, ha spiegato.
Precedenti studi hanno dimostrato che la via di segnalazione attivata dalla proteina Wnt può influenzare la differenziazione delle McSC. I risultati del presente studio hanno suggerito che la proteina Wnt espressa dalle cellule epiteliali nel bulbo ha attivato la via di segnalazione Wnt nelle McSC del germe pilifero, provocandone la differenziazione.
Inoltre, nel rigonfiamento erano presenti livelli più bassi di Wnt e la downregulation della via di segnalazione Wnt nelle McSC ha portato alla loro dedifferenziazione in uno stato di cellule staminali.
Questi risultati suggeriscono che il percorso Wnt gioca un ruolo importante nella regolazione della differenziazione e dedifferenziazione delle McSC.
Spennare i capelli per accelerare l’invecchiamento
Precedenti studi hanno mostrato un declino associato all’età più rapido nella capacità rigenerativa delle McSC rispetto a quello osservato nelle cellule staminali del follicolo. Di conseguenza, le cellule staminali del follicolo continuano a produrre cellule che facilitano l’allungamento dei capelli ma in assenza di adeguati melanociti produttori di pigmento. Ciò si traduce in ingrigimento dei capelli con l’invecchiamento.
Nel presente studio, i ricercatori hanno esaminato se un cambiamento nella distribuzione delle McSC nell’area del rigonfiamento e del germe dei capelli potesse spiegare l’ingrigimento dei capelli. Per valutare come l’invecchiamento potrebbe portare all’ingrigimento dei capelli, i ricercatori hanno accelerato il processo di invecchiamento strappando i capelli dei topi durante ogni fase telogen.
Hanno scoperto che il numero di McSC nel compartimento delle cellule staminali del rigonfiamento è aumentato dal 10% al 50% dopo la depilazione dei capelli. Ciò era dovuto al minor numero di McSCs che ritornavano al compartimento dei germi piliferi dal compartimento delle cellule staminali del rigonfiamento durante la fase telogen.
Inoltre, a differenza delle McSCs del germe di capelli che possono proliferare per formare sia melanociti maturi differenziati che McSCs di progenie, le McSCs nell’area del rigonfiamento erano per lo più quiescenti e contribuivano solo all’auto-rinnovamento delle McSCs.
In altre parole, le McSC nel rigonfiamento contribuiscono principalmente al mantenimento della popolazione di cellule staminali attraverso l’auto-rinnovamento e non producono melanociti differenziati che producono pigmenti. Pertanto, l’accumulo di McSCs del germe pilifero nel rigonfiamento con l’invecchiamento può portare a una percentuale inferiore di cellule staminali che ritornano nell’area del germe pilifero, dove potrebbero produrre il pigmento di melanina per i capelli.
Il dottor Yi ha osservato che questi esperimenti sono stati condotti sui topi e sono necessarie ulteriori ricerche per esaminare se questi risultati possono essere replicati negli esseri umani.
“C’è ovviamente una differenza tra topi e umani. Quindi fino a che punto questa scoperta può tradursi direttamente nella salute umana, non ne sono sicuro. Questo è ciò che l’autore e l’intero campo stanno ancora elaborando”, ha detto il dottor Yi.
