Дермальный сосочек: центр управления ростом волос

Стволовые клетки волосяного фолликула: двигатель регенерации волос

Медицинский редактор: доктор Арслан Мусбех — хирург по трансплантации и восстановлению волос

Введение

Одним из важнейших открытий современной биологии волос стало понимание того, что каждый волосяной фолликул содержит собственную популяцию взрослых стволовых клеток. В отличие от большинства тканей организма, постепенно теряющих способность к регенерации с возрастом, здоровый волосяной фолликул способен многократно восстанавливаться на протяжении всей жизни.

Эта уникальная способность обеспечивается главным образом стволовыми клетками волосяного фолликула (Hair Follicle Stem Cells — HFSCs).

Эти специализированные клетки длительное время находятся в состоянии покоя и активируются только тогда, когда начинается новый цикл роста волос или возникает необходимость восстановить поврежденный фолликул.

После активации они образуют различные типы клеток, необходимые для восстановления нижней части фолликула, формирования новой волосяной матрицы и начала роста нового волоса.

Сегодня стволовые клетки волосяного фолликула считаются одним из наиболее перспективных направлений регенеративной медицины. Во всем мире ученые исследуют способы их активации, размножения и применения для лечения андрогенетической алопеции, рубцовых форм облысения и других заболеваний, сопровождающихся потерей волос.

Понимание принципов работы этих клеток позволяет глубже разобраться в биологии волос, механизмах регенерации волосяного фолликула и перспективах современной трихологии.

Что такое стволовые клетки волосяного фолликула?

Стволовые клетки волосяного фолликула представляют собой специализированную популяцию взрослых стволовых клеток, расположенных внутри волосяного фолликула.

В отличие от эмбриональных стволовых клеток они отвечают исключительно за поддержание и восстановление волосяного фолликула и окружающих тканей кожи.

Их основные функции включают:

регенерацию нижней части волосяного фолликула;

восстановление волосяной матрицы;

запуск новых циклов роста волос;

восстановление поврежденных фолликулов;

поддержание жизнеспособности фолликула;

участие в заживлении кожи.

До получения специальных молекулярных сигналов эти клетки остаются недифференцированными.

Где находятся стволовые клетки волосяного фолликула?

Большинство стволовых клеток сосредоточено в небольшой области, известной как зона bulge (булж).

Она расположена в наружном корневом влагалище немного ниже сальной железы.

Эта особая анатомическая ниша защищает стволовые клетки от повреждений и обеспечивает их быстрое включение в работу при необходимости регенерации.

Зона bulge содержит:

эпителиальные стволовые клетки;

стволовые клетки меланоцитов;

иммунорегуляторные клетки;

компоненты внеклеточного матрикса.

В совокупности они формируют одну из самых совершенных регенеративных микросред человеческого организма.

Зона bulge — резервуар стволовых клеток

Зона bulge служит постоянным резервуаром регенеративных клеток.

На протяжении большей части жизненного цикла волоса эти клетки находятся в состоянии покоя, сохраняя свой потенциал для многократной регенерации.

После активации они быстро делятся и мигрируют в нижнюю часть волосяного фолликула, где восстанавливают структуры, необходимые для формирования нового волоса.

Без здоровой зоны bulge долговременная регенерация волос становится невозможной.

Большую часть времени стволовые клетки находятся в состоянии покоя

Одной из наиболее удивительных особенностей HFSC является их способность длительно сохраняться в состоянии квиесценции.

Такое состояние защищает клетки от:

повреждений ДНК;

окислительного стресса;

ненужных клеточных делений;

преждевременного старения.

Только определенные молекулярные сигнальные пути, прежде всего Wnt, FGF и Sonic Hedgehog (Shh), способны активировать эти клетки и запустить новый цикл роста волос.

Жизненный цикл стволовых клеток волосяного фолликула

Стволовые клетки волосяного фолликула проводят большую часть своей жизни в состоянии квиесценции, то есть биологического покоя.

В отличие от клеток волосяной матрицы, которые постоянно делятся, стволовые клетки остаются неактивными до тех пор, пока не получат специальные молекулярные сигналы, запускающие новый цикл роста волос.

Такой механизм позволяет сохранять их регенеративный потенциал на протяжении многих десятилетий.

Когда волосяной фолликул переходит в фазу роста, стволовые клетки активируются. Они начинают делиться, образуют клетки-предшественники и мигрируют в нижнюю часть фолликула, где восстанавливают волосяную матрицу и другие структуры, необходимые для формирования нового волоса.

После завершения регенерации большинство стволовых клеток вновь возвращается в состояние покоя, сохраняя резерв для последующих циклов роста.

Именно благодаря этому балансу между покоем и активацией здоровый волосяной фолликул способен многократно обновляться в течение всей жизни человека.

Молекулярные сигналы, активирующие стволовые клетки

Активация стволовых клеток волосяного фолликула регулируется сложной сетью молекулярных сигнальных путей.

Не существует одного-единственного механизма, отвечающего за регенерацию волос. Несколько взаимосвязанных биологических систем работают совместно, точно контролируя поведение стволовых клеток.

Наиболее важными являются следующие сигнальные пути.

Сигнальный путь Wnt/β-катенин

Путь Wnt/β-катенин считается главным регулятором регенерации волосяного фолликула.

Его активация:

запускает фазу анагена;

стимулирует пролиферацию стволовых клеток;

восстанавливает нижнюю часть волосяного фолликула;

улучшает взаимодействие с дермальным сосочком.

Без нормальной активности этого пути физиологический рост волос невозможен.

Сигнальный путь Sonic Hedgehog (Shh)

Путь Sonic Hedgehog (Shh) играет ключевую роль в развитии и регенерации волосяного фолликула.

Он способствует:

активации стволовых клеток;

формированию структуры фолликула;

восстановлению нижней части фолликула;

образованию новой волосяной матрицы.

Экспериментальные исследования показывают, что подавление этого сигнального пути значительно снижает способность фолликула к регенерации.

Факторы роста фибробластов (FGF)

FGF (Fibroblast Growth Factors) регулируют взаимодействие между:

клетками дермального сосочка;

стволовыми клетками;

окружающими тканями волосяного фолликула.

Различные представители семейства FGF могут либо стимулировать, либо подавлять активность стволовых клеток в зависимости от стадии цикла роста волос.

Костные морфогенетические белки (BMP)

BMP (Bone Morphogenetic Proteins) выполняют функцию, противоположную пути Wnt.

Их основная задача — поддерживать стволовые клетки в состоянии покоя.

Когда активность BMP снижается, а активность Wnt возрастает, стволовые клетки активируются и начинается новый цикл роста волос.

Сохранение правильного баланса между этими сигнальными системами имеет решающее значение для нормальной регенерации волос.

Стволовые клетки в цикле роста волос

Стволовые клетки участвуют во всех стадиях жизненного цикла волосяного фолликула.

Во время анагена

Стволовые клетки активируются.

Они образуют клетки-предшественники.

Нижняя часть фолликула восстанавливается.

Формируется новая волосяная матрица.

Начинается рост нового волоса.

Во время катагена

Активность стволовых клеток постепенно снижается.

Нижняя часть фолликула уменьшается.

Дермальный сосочек уплотняется.

Фолликул готовится перейти в фазу покоя.

Во время телогена

Стволовые клетки вновь переходят в состояние покоя.

Зона bulge сохраняет запас регенеративных клеток.

Фолликул остается готовым начать новый цикл роста после получения соответствующих биологических сигналов.

Стволовые клетки и заживление ран

Стволовые клетки волосяного фолликула участвуют не только в росте волос.

После повреждения кожи они способны мигрировать из зоны bulge в область раны.

Там они принимают участие в:

восстановлении эпидермиса;

закрытии раневой поверхности;

регенерации тканей;

регуляции воспалительной реакции.

Благодаря этим свойствам волосяной фолликул рассматривается как важный источник регенеративных клеток не только в трихологии, но и в других направлениях регенеративной медицины.

Стволовые клетки меланоцитов

В зоне bulge также находятся стволовые клетки меланоцитов.

Они обеспечивают образование новых меланоцитов, вырабатывающих меланин при каждом новом цикле роста волос.

С возрастом:

количество этих клеток уменьшается;

их способность к регенерации снижается;

уменьшается синтез меланина;

постепенно появляются седые волосы.

Современные исследования направлены на выяснение того, можно ли сохранить или повторно активировать эти клетки для замедления или предотвращения поседения волос.

Старение стволовых клеток волосяного фолликула

Несмотря на то что сами стволовые клетки сохраняются на протяжении всей жизни, их биологическое окружение постепенно изменяется.

Исследования показывают:

снижение активности сигнального пути Wnt;

увеличение уровня воспалительных молекул;

ухудшение взаимодействия с дермальным сосочком;

изменения внеклеточного матрикса;

замедленную активацию стволовых клеток.

Интересно, что многие стареющие волосяные фолликулы по-прежнему содержат жизнеспособные стволовые клетки.

Следовательно, проблема чаще заключается не в потере самих клеток, а в нарушении биологических сигналов, необходимых для их активации.

Именно это открытие существенно изменило современные представления о возрастном выпадении волос и открыло новые перспективы для разработки регенеративных методов лечения.

Стволовые клетки волосяного фолликула и андрогенетическая алопеция

Одним из наиболее важных открытий современной трихологии стало понимание того, что стволовые клетки волосяного фолликула обычно не исчезают полностью на ранних стадиях андрогенетической алопеции.

На протяжении многих лет считалось, что при облысении волосяные фолликулы постепенно погибают. Сегодня известно, что в большинстве случаев это не соответствует действительности.

Исследования показали, что стволовые клетки продолжают существовать в области bulge даже у миниатюризированных фолликулов.

Главная проблема заключается в том, что эти клетки перестают получать биологические сигналы, необходимые для их активации.

К развитию этого состояния приводят несколько факторов:

снижение активности сигнального пути Wnt;

нарушение взаимодействия с дермальным сосочком;

усиленное воздействие дигидротестостерона (DHT);

хроническое воспаление низкой интенсивности;

ремоделирование внеклеточного матрикса.

В результате стволовые клетки остаются в состоянии покоя, а волосяной фолликул с каждым новым циклом производит всё более тонкие, короткие и слабые волосы.

Именно поэтому раннее начало лечения позволяет значительно замедлить прогрессирование андрогенетической алопеции до развития необратимых изменений.

Стволовые клетки при трансплантации волос

Трансплантация волос не создаёт новые волосяные фолликулы.

Её задача заключается в переносе здоровых фолликулов, уже содержащих полноценные регенеративные клетки.

Каждая пересаженная фолликулярная единица включает:

эпителиальные стволовые клетки;

стволовые клетки меланоцитов;

клетки дермального сосочка;

клетки волосяной матрицы;

окружающие соединительные ткани.

При правильном выполнении операции эти клетки сохраняют жизнеспособность и продолжают обеспечивать естественные циклы роста волос уже на новом месте.

Поэтому сохранение жизнеспособности стволовых клеток является одной из главных задач во время:

извлечения графтов;

их увлажнения;

хранения;

имплантации.

В Hairmedico каждый этап хирургической процедуры направлен на минимизацию механического повреждения тканей и сохранение регенеративного потенциала каждой фолликулярной единицы.

Может ли терапия стволовыми клетками вылечить выпадение волос?

Терапия стволовыми клетками считается одним из самых перспективных направлений современной регенеративной медицины.

Однако на сегодняшний день большинство подобных методик остаётся экспериментальным.

В настоящее время активно изучаются несколько подходов.

Инъекции стволовых клеток

Учёные исследуют возможность использования изолированных стволовых клеток для реактивации «спящих» волосяных фолликулов.

Первые результаты выглядят многообещающе, однако необходимы дополнительные крупные клинические исследования.

Экзосомы, полученные из стволовых клеток

Вместо трансплантации самих клеток исследователи изучают применение экзосом — микроскопических внеклеточных пузырьков, выделяемых стволовыми клетками.

Предполагается, что они способны улучшать взаимодействие между:

стволовыми клетками;

клетками дермального сосочка;

клетками волосяной матрицы.

Тем не менее стандартизированные клинические протоколы пока ещё находятся в стадии разработки.

Тканевая инженерия

Ещё одним перспективным направлением является создание новых волосяных фолликулов в лабораторных условиях.

Для этого используются:

клетки дермального сосочка;

эпителиальные стволовые клетки;

биоматериалы;

факторы роста.

Несмотря на значительный научный прогресс, полностью функциональные лабораторно выращенные волосяные фолликулы пока ещё недоступны для повседневной клинической практики.

Стволовые клетки и будущее регенеративной медицины

Вероятнее всего, будущие методы лечения будут направлены не на замену волосяного фолликула, а на восстановление его естественной биологической среды.

Наиболее перспективные стратегии включают:

активацию «спящих» стволовых клеток;

восстановление сигнального пути Wnt;

улучшение взаимодействия с дермальным сосочком;

снижение хронического воспаления;

восстановление структуры внеклеточного матрикса.

Главная цель заключается в сохранении существующих волосяных фолликулов до того момента, пока их миниатюризация не станет необратимой.

Распространённые мифы о стволовых клетках волосяного фолликула

При облысении все стволовые клетки полностью исчезают.

Неверно.

Во многих миниатюризированных фолликулах жизнеспособные стволовые клетки продолжают существовать.

Основная проблема заключается в отсутствии их активации, а не в полном исчезновении.

Терапия стволовыми клетками уже полностью излечивает облысение.

Неверно.

Несмотря на впечатляющие перспективы, в настоящее время не существует общепринятого метода лечения андрогенетической алопеции с помощью стволовых клеток.

Трансплантация волос создаёт новые стволовые клетки.

Неверно.

Во время трансплантации лишь перемещаются здоровые волосяные фолликулы, уже содержащие собственные регенеративные клетки.

Любой «спящий» фолликул можно вновь активировать.

Неверно.

Фолликулы, которые были необратимо разрушены, например при тяжёлых рубцовых формах алопеции, современная медицина пока восстановить не может.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что такое стволовые клетки волосяного фолликула?

Это взрослые стволовые клетки, расположенные главным образом в области bulge, которые отвечают за восстановление волосяного фолликула и запуск новых циклов роста волос.

Где находятся эти клетки?

Основная их часть располагается в области bulge наружного корневого влагалища непосредственно под сальной железой.

Стволовые клетки сами создают волос?

Нет.

Сначала они восстанавливают волосяную матрицу, которая затем формирует стержень волоса.

Исчезают ли стволовые клетки при андрогенетической алопеции?

Не обязательно.

Во многих случаях они сохраняются, но перестают получать сигналы, необходимые для их активации.

Может ли терапия стволовыми клетками восстановить рост волос?

Исследования развиваются очень быстро, однако подобные методы лечения всё ещё остаются экспериментальными и требуют дальнейшего научного подтверждения.

Заключение

Стволовые клетки волосяного фолликула являются одной из самых удивительных регенеративных систем человеческого организма. Благодаря их способности многократно восстанавливать нижнюю часть волосяного фолликула здоровые волосы могут расти на протяжении десятилетий.

Современная наука полностью изменила представления о причинах выпадения волос. Сегодня известно, что многие миниатюризированные фолликулы всё ещё содержат жизнеспособные стволовые клетки. Главная задача заключается в восстановлении биологических сигналов, необходимых для их повторной активации.

Это открывает новые перспективы для регенеративной медицины, тканевой инженерии и разработки инновационных методов лечения выпадения волос.

В Hairmedico все диагностические и лечебные решения основаны на глубоком понимании биологии волосяного фолликула. Сохраняя стволовые клетки, дермальный сосочек и волосяную матрицу, мы стремимся поддерживать естественную способность волос к длительной регенерации.

Рекомендуемые статьи

Анатомия волоса

Волосяная матрица

Дермальный сосочек

Цикл роста волос

Миниатюризация волосяного фолликула

Что такое DHT?

Пересадка волос методом FUE

PRP при выпадении волос

Регенерация волос

Доктор Арслан Мусбех

Научные источники

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.