Brodawki skórne: centrum kontroli wzrostu włosów

Komórki macierzyste mieszka włosowego: silnik regeneracji włosów

Redakcja medyczna: Dr Arslan Musbeh – chirurg transplantacji i rekonstrukcji włosów

Wprowadzenie

Jednym z najważniejszych odkryć współczesnej biologii włosa jest fakt, że każdy mieszek włosowy posiada własną populację dorosłych komórek macierzystych. W przeciwieństwie do wielu tkanek organizmu, które wraz z wiekiem stopniowo tracą zdolność do regeneracji, zdrowy mieszek włosowy może odnawiać się wielokrotnie przez całe życie.

Ta niezwykła zdolność zależy przede wszystkim od komórek macierzystych mieszka włosowego (Hair Follicle Stem Cells – HFSCs).

Wyspecjalizowane komórki pozostają przez długi czas w stanie spoczynku i aktywują się dopiero wtedy, gdy rozpoczyna się nowy cykl wzrostu włosa lub gdy mieszek wymaga regeneracji.

Po aktywacji wytwarzają różne typy komórek niezbędnych do odbudowy dolnej części mieszka, odtworzenia macierzy włosa oraz rozpoczęcia wzrostu nowego włosa.

Obecnie komórki macierzyste mieszka włosowego należą do najbardziej obiecujących obszarów medycyny regeneracyjnej. Naukowcy na całym świecie badają możliwości ich aktywacji, namnażania i wykorzystania w leczeniu łysienia androgenowego, łysienia bliznowaciejącego oraz innych postaci utraty włosów.

Zrozumienie działania tych komórek pozwala lepiej poznać biologię włosa, mechanizmy regeneracji mieszków włosowych oraz przyszłość nowoczesnych terapii przeciw wypadaniu włosów.

Czym są komórki macierzyste mieszka włosowego?

Komórki macierzyste mieszka włosowego stanowią wyspecjalizowaną populację dorosłych komórek macierzystych znajdujących się wewnątrz mieszka włosowego.

W przeciwieństwie do embrionalnych komórek macierzystych odpowiadają wyłącznie za utrzymanie i regenerację mieszka włosowego oraz otaczających go struktur skóry.

Do ich najważniejszych funkcji należą:

• regeneracja dolnej części mieszka włosowego;
• odbudowa macierzy włosa;
• inicjowanie nowych cykli wzrostu;
• naprawa uszkodzonych mieszków;
• utrzymanie długowieczności mieszka;
• udział w gojeniu ran.

Komórki te pozostają niezróżnicowane do momentu otrzymania odpowiednich sygnałów molekularnych.

Gdzie znajdują się komórki macierzyste mieszka włosowego?

Większość komórek macierzystych znajduje się w niewielkim obszarze określanym jako strefa bulge.

Jest ona zlokalizowana w zewnętrznej pochewce korzenia włosa, tuż poniżej gruczołu łojowego.

Ta wyjątkowa nisza anatomiczna chroni komórki macierzyste przed uszkodzeniami i umożliwia ich szybką aktywację, gdy mieszek wymaga regeneracji.

Strefa bulge zawiera:

• nabłonkowe komórki macierzyste;
• komórki macierzyste melanocytów;
• komórki regulujące odpowiedź immunologiczną;
• elementy macierzy zewnątrzkomórkowej.

Razem tworzą jedno z najbardziej zaawansowanych środowisk regeneracyjnych w organizmie człowieka.

Strefa bulge – rezerwuar komórek macierzystych

Strefa bulge pełni funkcję trwałego magazynu komórek regeneracyjnych.

Przez większość cyklu wzrostu włosa komórki pozostają biologicznie nieaktywne, zachowując swój potencjał regeneracyjny przez całe życie.

Po aktywacji szybko się namnażają i migrują do dolnej części mieszka, gdzie odbudowują struktury odpowiedzialne za powstanie nowego włosa.

Bez prawidłowo funkcjonującej strefy bulge długotrwała regeneracja włosów nie byłaby możliwa.

Komórki macierzyste pozostają nieaktywne przez większość czasu

Jedną z najbardziej fascynujących cech HFSC jest ich zdolność do pozostawania w stanie spoczynku (quiescence).

Stan ten chroni komórki przed:

• uszkodzeniami DNA;
• stresem oksydacyjnym;
• niepotrzebnymi podziałami komórkowymi;
• przedwczesnym starzeniem.

Jedynie określone szlaki sygnałowe, przede wszystkim Wnt, FGF oraz Sonic Hedgehog (Shh), są w stanie aktywować te komórki i rozpocząć nowy cykl wzrostu włosa.

Cykl życia komórek macierzystych mieszka włosowego

Komórki macierzyste mieszka włosowego przez większość swojego życia pozostają w stanie quiescencji, czyli biologicznego spoczynku.

W przeciwieństwie do komórek macierzy włosa, które dzielą się nieustannie, komórki macierzyste pozostają nieaktywne do momentu otrzymania odpowiednich sygnałów molekularnych rozpoczynających nowy cykl wzrostu włosa.

Mechanizm ten ma kluczowe znaczenie dla zachowania ich zdolności regeneracyjnych przez wiele dziesięcioleci.

Kiedy mieszek włosowy wchodzi w nową fazę wzrostu, komórki macierzyste ulegają aktywacji. Zaczynają się dzielić, tworzą komórki progenitorowe i przemieszczają się do dolnej części mieszka włosowego, gdzie odbudowują macierz włosa oraz pozostałe struktury niezbędne do wytworzenia nowego włosa.

Po zakończeniu regeneracji większość komórek macierzystych ponownie przechodzi w stan spoczynku, zachowując trwałą rezerwę komórek dla kolejnych cykli wzrostu.

Dzięki tej równowadze pomiędzy aktywacją a quiescencją zdrowy mieszek włosowy może regenerować się wielokrotnie przez całe życie.

Szlaki sygnałowe aktywujące komórki macierzyste

Aktywacja komórek macierzystych mieszka włosowego jest kontrolowana przez złożoną sieć szlaków sygnałowych.

Żaden pojedynczy sygnał nie steruje całym procesem. Współpracuje ze sobą wiele układów biologicznych, zapewniając precyzyjną kontrolę nad zachowaniem komórek.

Najważniejsze z nich to:

Szlak Wnt/β-katenina

Szlak Wnt/β-katenina jest uważany za najważniejszy regulator regeneracji mieszka włosowego.

Jego aktywacja:

rozpoczyna fazę anagenu;

pobudza namnażanie komórek macierzystych;

odbudowuje dolną część mieszka włosowego;

wzmacnia komunikację z brodawką skórną.

Bez prawidłowego działania szlaku Wnt normalny wzrost włosów nie jest możliwy.

Sonic Hedgehog (Shh)

Szlak Sonic Hedgehog (Shh) odgrywa kluczową rolę w rozwoju oraz regeneracji mieszka włosowego.

Odpowiada za:

aktywację komórek macierzystych;

morfogenezę mieszka włosowego;

odbudowę dolnej części mieszka;

tworzenie macierzy włosa.

Badania eksperymentalne wykazały, że zahamowanie tego szlaku znacząco ogranicza zdolność regeneracji mieszka włosowego.

Czynniki wzrostu fibroblastów (FGF)

FGF (Fibroblast Growth Factors) regulują komunikację pomiędzy:

komórkami brodawki skórnej;

komórkami macierzystymi;

tkankami otaczającymi mieszek włosowy.

W zależności od etapu cyklu wzrostu włosa różne białka z rodziny FGF mogą pobudzać lub hamować aktywność komórek macierzystych.

Białka morfogenetyczne kości (BMP)

BMP (Bone Morphogenetic Proteins) działają przeciwstawnie do szlaku Wnt.

Ich główną funkcją jest utrzymywanie komórek macierzystych w stanie spoczynku.

Gdy aktywność BMP spada, a sygnalizacja Wnt wzrasta, komórki macierzyste zostają aktywowane i rozpoczyna się nowy cykl wzrostu włosa.

Równowaga pomiędzy tymi szlakami ma zasadnicze znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania mieszka włosowego.

Komórki macierzyste podczas cyklu wzrostu włosa

Komórki macierzyste uczestniczą we wszystkich fazach cyklu włosowego.

W fazie anagenu

Komórki macierzyste zostają aktywowane.

Tworzą komórki progenitorowe.

Odbudowują dolną część mieszka.

Regenerują macierz włosa.

Rozpoczyna się wzrost nowego włosa.

W fazie katagenu

Aktywność komórek macierzystych stopniowo maleje.

Dolna część mieszka ulega regresji.

Brodawka skórna kurczy się.

Mieszek przygotowuje się do fazy spoczynku.

W fazie telogenu

Komórki macierzyste ponownie przechodzą w stan quiescencji.

Strefa bulge zachowuje zapas komórek regeneracyjnych.

Mieszek pozostaje gotowy do rozpoczęcia kolejnego cyklu wzrostu po otrzymaniu odpowiednich sygnałów biologicznych.

Komórki macierzyste a gojenie ran

Komórki macierzyste mieszka włosowego uczestniczą nie tylko w regeneracji włosów.

Po uszkodzeniu skóry mogą migrować ze strefy bulge do uszkodzonego naskórka.

Biorą udział w:

odbudowie naskórka;

zamykaniu ran;

regeneracji tkanek;

regulacji odpowiedzi zapalnej.

Ta wyjątkowa zdolność regeneracyjna sprawia, że mieszek włosowy jest uznawany za jedno z najważniejszych źródeł komórek regeneracyjnych wykorzystywanych w medycynie.

Komórki macierzyste melanocytów

Strefa bulge zawiera również komórki macierzyste melanocytów.

Komórki te odpowiadają za odtwarzanie melanocytów produkujących melaninę podczas każdego nowego cyklu wzrostu włosa.

Wraz z wiekiem:

zmniejsza się liczba tych komórek;

spada ich zdolność regeneracyjna;

produkcja melaniny ulega ograniczeniu;

włosy stopniowo siwieją, a następnie stają się białe.

Obecnie prowadzone są liczne badania nad możliwością zachowania lub ponownej aktywacji tych komórek w celu opóźnienia procesu siwienia.

Starzenie się komórek macierzystych mieszka włosowego

Komórki macierzyste pozostają obecne przez całe życie.

Jednak środowisko biologiczne, które je otacza, ulega stopniowym zmianom związanym z wiekiem.

Badania naukowe wykazały:

zmniejszenie aktywności szlaku Wnt;

wzrost poziomu cząsteczek prozapalnych;

osłabienie komunikacji z brodawką skórną;

zmiany w macierzy zewnątrzkomórkowej;

wolniejszą aktywację komórek macierzystych.

Co ciekawe, wiele starzejących się mieszków włosowych nadal zawiera żywe komórki macierzyste.

Oznacza to, że głównym problemem nie jest ich utrata, lecz osłabienie sygnałów biologicznych odpowiedzialnych za ich aktywację.

Odkrycie to całkowicie zmieniło współczesne rozumienie procesu starzenia się włosów i otworzyło nowe możliwości dla medycyny regeneracyjnej.

Komórki macierzyste mieszka włosowego a łysienie androgenowe

Jednym z najważniejszych odkryć współczesnej biologii włosa jest fakt, że komórki macierzyste mieszka włosowego zazwyczaj nie znikają we wczesnych stadiach łysienia androgenowego.

Przez wiele lat uważano, że mieszki włosowe dotknięte łysieniem po prostu obumierają. Dziś wiemy, że w większości przypadków tak nie jest.

Badania wykazały, że komórki macierzyste nadal pozostają obecne w strefie bulge, nawet w zminiaturyzowanych mieszkach włosowych.

Prawdziwy problem polega na tym, że komórki te przestają otrzymywać sygnały biologiczne niezbędne do ich aktywacji.

Do tego zjawiska przyczyniają się między innymi:

osłabienie sygnalizacji Wnt;

zaburzona komunikacja z brodawką skórną;

zwiększone działanie dihydrotestosteronu (DHT);

przewlekły stan zapalny o niskim nasileniu;

przebudowa macierzy zewnątrzkomórkowej.

W rezultacie komórki macierzyste pozostają w stanie spoczynku, a mieszek włosowy z każdym kolejnym cyklem produkuje coraz cieńsze, krótsze i słabsze włosy.

To odkrycie wyjaśnia, dlaczego wczesne rozpoczęcie leczenia może znacząco spowolnić postęp łysienia, zanim dojdzie do nieodwracalnego uszkodzenia mieszków włosowych.

Komórki macierzyste w przeszczepie włosów

Przeszczep włosów nie tworzy nowych mieszków włosowych.

Jego celem jest przeniesienie zdrowych mieszków, które już zawierają w pełni funkcjonalne komórki regeneracyjne.

Każda przeszczepiana jednostka mieszkowa zawiera:

nabłonkowe komórki macierzyste;

komórki macierzyste melanocytów;

komórki brodawki skórnej;

komórki macierzy włosa;

tkanki podporowe otaczające mieszek.

Jeżeli zabieg zostanie wykonany prawidłowo, komórki te zachowują swoją żywotność i nadal wspierają naturalne cykle wzrostu włosów w nowym miejscu.

Dlatego zachowanie żywotności komórek macierzystych jest jednym z najważniejszych elementów podczas:

pobierania graftów;

ich nawilżania;

przechowywania;

implantacji.

W Hairmedico wszystkie etapy zabiegu są planowane tak, aby ograniczyć uraz tkanek do minimum i zachować potencjał regeneracyjny każdej jednostki mieszkowej.

Czy terapia komórkami macierzystymi może wyleczyć wypadanie włosów?

Terapia komórkami macierzystymi jest jednym z najbardziej obiecujących kierunków współczesnej medycyny regeneracyjnej.

Jednak obecnie większość tych metod pozostaje na etapie badań eksperymentalnych.

Naukowcy intensywnie rozwijają kilka różnych strategii.

Iniekcje komórek macierzystych

Badacze analizują możliwość wykorzystania wyizolowanych komórek macierzystych do ponownej aktywacji uśpionych mieszków włosowych.

Pierwsze wyniki są bardzo obiecujące, jednak konieczne są dalsze badania kliniczne na większych grupach pacjentów.

Egzosomy pochodzące z komórek macierzystych

Zamiast przeszczepiania samych komórek coraz większe zainteresowanie budzą egzosomy wydzielane przez komórki macierzyste.

Mogą one poprawiać komunikację pomiędzy:

komórkami macierzystymi;

komórkami brodawki skórnej;

komórkami macierzy włosa.

Mimo obiecujących wyników nadal nie istnieją ustandaryzowane protokoły kliniczne dotyczące ich stosowania.

Inżynieria tkankowa

Kolejnym kierunkiem badań jest tworzenie nowych mieszków włosowych w warunkach laboratoryjnych z wykorzystaniem:

komórek brodawki skórnej;

nabłonkowych komórek macierzystych;

biomateriałów;

czynników wzrostu.

Pomimo ogromnego postępu naukowego w pełni funkcjonalne mieszki włosowe wyhodowane w laboratorium nie są jeszcze dostępne w codziennej praktyce klinicznej.

Komórki macierzyste i przyszłość medycyny regeneracyjnej

Przyszłe metody leczenia będą prawdopodobnie koncentrować się nie na zastępowaniu mieszka włosowego, lecz na odtworzeniu jego naturalnego środowiska biologicznego.

Najbardziej obiecujące strategie obejmują:

aktywację uśpionych komórek macierzystych;

przywrócenie prawidłowej sygnalizacji Wnt;

poprawę komunikacji z brodawką skórną;

ograniczenie przewlekłego stanu zapalnego;

odbudowę macierzy zewnątrzkomórkowej.

Głównym celem jest zachowanie istniejących mieszków włosowych zanim proces miniaturyzacji stanie się nieodwracalny.

Najczęstsze mity dotyczące komórek macierzystych mieszka włosowego

Wszystkie komórki macierzyste znikają podczas łysienia.

Fałsz.

W wielu zminiaturyzowanych mieszkach nadal znajdują się żywe komórki macierzyste.

Problemem jest przede wszystkim brak ich aktywacji, a nie całkowita utrata.

Terapia komórkami macierzystymi już dziś całkowicie leczy łysienie.

Fałsz.

Choć wyniki badań są bardzo obiecujące, obecnie nie istnieje powszechnie uznana terapia komórkami macierzystymi, która skutecznie leczy łysienie androgenowe.

Przeszczep włosów tworzy nowe komórki macierzyste.

Fałsz.

Przeszczep polega wyłącznie na przeniesieniu zdrowych mieszków włosowych zawierających własne komórki regeneracyjne.

Każdy uśpiony mieszek można ponownie aktywować.

Fałsz.

Mieszki, które zostały nieodwracalnie zniszczone, na przykład w zaawansowanych postaciach łysienia bliznowaciejącego, nie mogą być obecnie odtworzone przez współczesną medycynę.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Czym są komórki macierzyste mieszka włosowego?

Są to dorosłe komórki macierzyste zlokalizowane głównie w strefie bulge, odpowiedzialne za regenerację mieszka włosowego i inicjowanie nowych cykli wzrostu włosów.

Gdzie się znajdują?

Przede wszystkim w strefie bulge zewnętrznej pochewki korzenia włosa, tuż poniżej gruczołu łojowego.

Czy komórki macierzyste bezpośrednio tworzą włos?

Nie.

Najpierw odbudowują macierz włosa, która następnie wytwarza nowy włos.

Czy komórki macierzyste zanikają w łysieniu androgenowym?

Niekoniecznie.

U wielu pacjentów nadal są obecne, ale przestają otrzymywać sygnały biologiczne potrzebne do ich aktywacji.

Czy terapia komórkami macierzystymi może przywrócić wzrost włosów?

Badania rozwijają się bardzo dynamicznie, jednak tego rodzaju leczenie nadal ma charakter eksperymentalny i wymaga dalszego potwierdzenia w badaniach klinicznych.

Podsumowanie

Komórki macierzyste mieszka włosowego stanowią jeden z najbardziej niezwykłych systemów regeneracyjnych ludzkiego organizmu. Dzięki ich zdolności do wielokrotnej odbudowy dolnej części mieszka zdrowe włosy mogą rosnąć przez wiele dziesięcioleci.

Współczesna nauka całkowicie zmieniła nasze rozumienie przyczyn utraty włosów. Dziś wiemy, że wiele zminiaturyzowanych mieszków nadal zawiera żywe komórki macierzyste. Największym wyzwaniem jest przywrócenie sygnałów biologicznych umożliwiających ich ponowną aktywację.

Odkrycia te otwierają nowe możliwości dla medycyny regeneracyjnej, inżynierii tkankowej oraz opracowywania innowacyjnych metod leczenia łysienia.

W Hairmedico wszystkie decyzje diagnostyczne i terapeutyczne opierają się na dogłębnym zrozumieniu biologii mieszka włosowego. Zachowując komórki macierzyste, brodawkę skórną i macierz włosa, dążymy do utrzymania naturalnej zdolności włosów do regeneracji oraz osiągania trwałych i naturalnie wyglądających rezultatów.

Polecane artykuły

Anatomia włosa

Macierz włosa

Brodawka skórna

Cykl wzrostu włosa

Miniaturyzacja mieszka włosowego

Czym jest DHT?

Przeszczep włosów metodą FUE

PRP w leczeniu wypadania włosów

Regeneracja włosów

Dr Arslan Musbeh

Źródła naukowe

Cotsarelis G., Sun T.T., Lavker R.M. Label-retaining cells reside in the bulge area of pilosebaceous unit. Cell.

Paus R., Cotsarelis G. The Biology of Hair Follicles. New England Journal of Medicine.

Greco V., Guo S. Compartmentalized Stem Cells in Hair Follicle Regeneration. Cell Stem Cell.

Ohyama M. Hair Follicle Stem Cell Biology. Journal of Dermatological Science.

Higgins C.A., Christiano A.M. Hair Follicle Regeneration and Hair Biology. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine.

International Society of Hair Restoration Surgery (ISHRS). Clinical Practice Guidelines.