Si alguna vez se ha preguntado por qué se nos pone la piel de gallina, está en buena compañía, al igual que Charles Darwin, quien reflexionó sobre ellos en sus escritos sobre la evolución. La piel de gallina podría proteger a los animales con piel gruesa del frío, pero nosotros los humanosno parece beneficiarse mucho de la reacción, entonces, ¿por qué se ha conservado durante la evolución todo este tiempo?
En un nuevo estudio, los científicos de la Universidad de Harvard descubrieron la razón: los tipos de células que causan la piel de gallina también son importantes para regular las células madre que regeneran el folículo piloso y el cabello. Debajo de la piel, es necesario el músculo que se contrae para crear piel de gallina.para tender un puente sobre la conexión del nervio simpático con las células madre del folículo piloso. El nervio simpático reacciona al frío al contraer el músculo y provocar la piel de gallina a corto plazo, y al impulsar la activación de las células madre del folículo piloso y el nuevo crecimiento del cabello a largo plazo.
Publicado en la revista Celda , estos hallazgos en ratones brindan a los investigadores una mejor comprensión de cómo interactúan los diferentes tipos de células para vincular la actividad de las células madre con los cambios en el entorno exterior.
"Siempre nos ha interesado comprender cómo los comportamientos de las células madre están regulados por estímulos externos. La piel es un sistema fascinante: tiene múltiples células madre rodeadas de diversos tipos de células y se encuentra en la interfaz entre nuestro cuerpo y el exteriormundo. Por lo tanto, sus células madre podrían responder a una gran variedad de estímulos, desde el nicho, todo el cuerpo o incluso el ambiente exterior ", dijo Ya-Chieh Hsu, profesor asociado de células madre de Alvin y Esta Star.Regenerative Biology, que dirigió el estudio en colaboración con el profesor Sung-Jan Lin de la Universidad Nacional de Taiwán. "En este estudio, identificamos un nicho interesante de dos componentes que no solo regula las células madre en estado estacionario, sino que también modula el comportamiento de las células madresegún los cambios de temperatura en el exterior "
Un sistema para regular el crecimiento del cabello
Muchos órganos están formados por tres tipos de tejido: epitelio, mesénquima y nervio. En la piel, estos tres linajes están organizados en una disposición especial. El nervio simpático, parte de nuestro sistema nervioso que controla la homeostasis del cuerpo y nuestras respuestas aestímulos externos, se conecta con un pequeño músculo liso en el mesénquima. Este músculo liso a su vez se conecta a las células madre del folículo piloso, un tipo de célula madre epitelial crítica para regenerar el folículo piloso y reparar heridas.
La conexión entre el nervio simpático y el músculo es bien conocida, ya que son la base celular detrás de la piel de gallina: el frío provoca que las neuronas simpáticas envíen una señal nerviosa, y el músculo reacciona contrayéndose y haciendo que el cabello se ponga de puntaSin embargo, al examinar la piel bajo una resolución extremadamente alta usando microscopía electrónica, los investigadores encontraron que el nervio simpático no solo se asociaba con el músculo, sino que también formaba una conexión directa con las células madre del folículo piloso. De hecho, las fibras nerviosas se enrollaban alrededor.las células madre del folículo piloso como una cinta.
"Realmente pudimos ver a nivel de ultraestructura cómo interactúan el nervio y las células madre. Las neuronas tienden a regular las células excitables, como otras neuronas o músculos con sinapsis. Pero nos sorprendió descubrir que forman estructuras similares a las sinapsis conuna célula madre epitelial, que no es un objetivo muy típico para las neuronas ", dijo Hsu.
Luego, los investigadores confirmaron que el nervio realmente se dirigió a las células madre. El sistema nervioso simpático normalmente se activa a un nivel bajo constante para mantener la homeostasis del cuerpo, y los investigadores encontraron que este bajo nivel de actividad nerviosa mantenía las células madre en unestado preparado para la regeneración. Bajo un frío prolongado, el nervio se activó a un nivel mucho más alto y se liberaron más neurotransmisores, lo que provocó que las células madre se activen rápidamente, regeneren el folículo piloso y desarrollen cabello nuevo.
Los investigadores también investigaron qué mantenía las conexiones nerviosas con las células madre del folículo piloso. Cuando retiraron el músculo conectado al folículo piloso, el nervio simpático se retrajo y la conexión nerviosa con las células madre del folículo piloso se perdió, lo que demuestra que el músculofue un soporte estructural necesario para unir el nervio simpático con el folículo piloso.
Cómo se desarrolla el sistema
Además de estudiar el folículo piloso en su estado completamente formado, los investigadores investigaron cómo se desarrolla inicialmente el sistema, cómo el músculo y el nervio alcanzan el folículo piloso en primer lugar.
"Descubrimos que la señal proviene del propio folículo piloso en desarrollo. Secreta una proteína que regula la formación del músculo liso, que luego atrae el nervio simpático. Luego, en el adulto, la interacción gira, con el nervio yel músculo junto regula las células madre del folículo piloso para regenerar el nuevo folículo piloso. Está cerrando todo el círculo: el folículo piloso en desarrollo está estableciendo su propio nicho ", dijo Yulia Shwartz, una becaria postdoctoral en el laboratorio de Hsu.primer autor del estudio, junto con Meryem Gonzalez-Celeiro, un estudiante graduado en el Laboratorio Hsu, y Chih-Lung Chen, un becario postdoctoral en el laboratorio Lin.
Respondiendo al medio ambiente
Con estos experimentos, los investigadores identificaron un sistema de dos componentes que regula las células madre del folículo piloso. El nervio es el componente de señalización que activa las células madre a través de neurotransmisores, mientras que el músculo es el componente estructural que permite que las fibras nerviosas se conecten directamentecon células madre del folículo piloso.
"Puede regular las células madre del folículo piloso de muchas maneras diferentes, y son modelos maravillosos para estudiar la regeneración de tejidos", dijo Shwartz. "Esta reacción particular es útil para acoplar la regeneración de tejidos con cambios en el mundo exterior, como la temperaturaEs una respuesta de dos capas: la piel de gallina es una forma rápida de proporcionar algún tipo de alivio a corto plazo. Pero cuando dura el frío, esto se convierte en un mecanismo agradable para que las células madre sepan que tal vez es hora de regenerar un nuevo pelaje."
En el futuro, los investigadores explorarán más a fondo cómo el entorno externo podría influir en las células madre de la piel, tanto en homeostasis como en situaciones de reparación como la curación de heridas.
"Vivimos en un entorno en constante cambio. Dado que la piel siempre está en contacto con el mundo exterior, nos da la oportunidad de estudiar qué mecanismos utilizan las células madre en nuestro cuerpo para integrar la producción de tejidos con las demandas cambiantes, lo cual es esencial paraorganismos para prosperar en este mundo dinámico ", dijo Hsu.
Este estudio fue apoyado por la New York Stem Cell Foundation, Smith Family Foundation Odyssey Award, Pew Charitable Trusts, Harvard NeuroDiscovery Center, Harvard Stem Cell Institute, Harvard Medical School Dean's Innovation Grant, American Cancer Society, National Institutes of Health, TaiwanMinisterio de Ciencia y Tecnología, y Hospital Nacional de la Universidad de Taiwán.
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