A multi-scale model for hair follicles reveals heterogeneous domains driving rapid spatiotemporal hair growth patterning
 eLife, 2017; 6 DOI:10.7554/eLife.22772 | |
|---|---|
|
|
 Model recapitulates hair cycling and its associated activator and inhibitor signaling dynamics. (A) Schematic depiction of HF growth dynamics during telogen and anagen. Telogen and anagen HFs are shown on the left and in the center, respectively. In both hair cycle phases, Region I (purple) … see more https://doi.org/10.7554/eLife.22772.003 Ученые из University of California, Irvine установили, что все волосы могут общаться др. с др. и расти скоординировано по всему телу. Это регулируется c помощью единого молекулярного механизма, который приспосабливает регион кожи, чтобы гарантировать на нем эффективный рост волос -- так чтобы не возникало проплешин -- и обеспечивает разную плотность волос на разных областях тела.
У животных такой регуляторный процесс важен для жизнеспособности в дикой природе. У людей такие находки могут привести к новым путям устранения проплешин и нежелательного роста волос -- и к дальнейшему пониманию, как регионы с быстрой и медленной регенерацией работают с координации в др. быстро обновляющихся тканях, таких как кишечник и костный мозг.
Для изучения исследователи использовали первую мышиную модель с плохим ростом волос, чтобы анализировать похожее наповедение волос приводящее к облысению у человекa. How skin regions communicate Исследователи сфокусировались на взаимодействии пути передачи сигналов Wnt, важного для эмбрионального развития и регенерации и bone morphogenetic белков, являющихся факторами подавления роста волос.
Поскольку предыдущие исследования показали, что передача сигналов Wnt-BMP регулирует рост волос в определенных областях тела, но было неясно, как разные регионы кожи общаются один с др., чтобы координировать рост волос в своих пределах. С помощью комбинированной экспертизы и математического моделирования из Nie's лаб. и экспертиз по изучению кожи в Plikus' лаб., было установлено, что регуляция c помощью Wnt-BMP является повсеместной по всей коже.
"По аналогии с используемыми языками в двух соседних странах, оставалось неясным, как кожа спины 'общается' с кожей живота, чтобы скоординировать потребности в росте волос," говорит Plikus. "Мы показал разные 'диалекты' передачи сигналов могут существовать между кожей живота и спины, напр., все волосы понимают один другого благодаря использованию сходных 'слов' и 'предложений.'" The roots of hair growth problems Нарушения этого комплекса передачи сигналов могут обнажить причины нарушений роста волос у людей и указать на решения.
Напр., общераспространенный патерн плешивости у мужчин затрагивает фронтальный и венечный (crown) региончасть головы. У взрослых людей обмен сообщениями между волосами скальпа прекращается и каждый волосяной фолликул принимает решение расти независимо.
"Если коммуникации между нормальными и лысыми регионами реактивировать, то сигналы к росту волос могут затем распространяться по всей коже головы, предупреждая региональное облысение," говорит Plikus.
"Точно также, как кожа скальпа демонстрирует дефицит роста волос, кожа дир. частей тела -- такая как на лице, руках и ногах -- часто может обнаруживать избыточный рост волос, что может быть косметически нежелательным," добавляет он. "Наши находки подтверждают, что увеличение общения c помощью передачи сигналов между волосяными фолликулами может быть основой причиной этого." What's next? Plikus говорит, что передача сигналов Wnt и BMP может регулироваться фармакологически. "Наше исследование идентифицировало уровни передачи сигналов Wnt-BMP, которые очень благоприятны дляя роста волос и уровни, которые предупреждаю его," говорит он. "Это указывает на существование дорожной карты по оптимизации уровней передачи сигналов Wnt-BMP, чтобы достичь усиления роста волос."
Он добавляет, что для роста волос необходимы поиски дополнительных сигнальных факторов -- помимо Wnt и BMP -- позитивно скоррелированных с мощным ростом волос.
Nie отмечает, что лаб. эксперименты могут быть недостаточны для изучения комплекса биологических функций, таких как рост волос по всей коже. "В таких случаях математическое моделирование м. существенно помочь, в обнаружении процессов," сказал он. "Наша новая математическая модель предсказывает детали сигнальных коммуникаций между волосами, что трудно выявить c помощью только стандартных биологических экспериментов."
|