Nasza skóra to złożony ekosystem regeneracyjny, który opiera się na dwóch głównych typach komórek macierzystych: naskórkowych i mieszkowych. Zazwyczaj ich funkcje są ściśle określone – jedne dbają o powierzchnię skóry, drugie o wzrost włosów. Ale jak pokazują najnowsze badania naukowców z Rockefeller University pod kierunkiem prof. Elaine Fuchs, mieszkowe komórki macierzyste (HFSC) potrafią zmienić przeznaczenie i przejąć rolę naprawczą, kiedy sytuacja tego wymaga.
Czytaj też: Czy można „zaprogramować” komórki macierzyste?
Tym „przełącznikiem tożsamości” okazuje się zintegrowana odpowiedź na stres komórkowy – ISR (Integrated Stress Response). Gdy organizm rejestruje spadek poziomu seryny, HFSC przestają inwestować energię w odrastanie włosów, a zamiast tego inicjują działania na rzecz gojenia naskórka.
Seryna – więcej niż składnik obiadu
Seryna to tzw. aminokwas endogenny – organizm potrafi ją syntetyzować, ale dostarczamy ją także z pożywieniem, m.in. z mięsem, mlekiem, orzechami czy zbożami. Jest nie tylko budulcem białek, ale też uczestnikiem licznych szlaków metabolicznych. Badacze pokazali, że seryna pełni funkcję sygnałową: jej niski poziom aktywuje ISR, który działa niczym regulator głośności, modulując aktywność komórek macierzystych zgodnie z aktualnym „poziomem stresu” tkanki.
W warunkach niedoboru tego aminokwasu HFSC przechodzą z trybu wzrostu włosów do trybu naprawy skóry. Kiedy do braku seryny dołącza uraz – np. zadrapanie lub otarcie – ISR uruchamia się jeszcze intensywniej, całkowicie zatrzymując regenerację włosa na rzecz odbudowy naskórka.
W serii eksperymentów na myszach zespół Jessego Novaka – doktoranta w programie Tri-Institutional MD-PhD przy Weill Cornell i byłego członka laboratorium Fuchsa – testował wpływ niedoboru seryny na zachowanie HFSC. Zwierzętom podawano dietę pozbawioną seryny lub stosowano inżynierię genetyczną, by zablokować produkcję seryny w samych komórkach. Efekt? Zahamowany wzrost włosów i znacznie przyspieszone procesy regeneracyjne w miejscach urazu.
Wnioski były jasne: metabolizm komórek skóry jest silnie zależny od dostępności tego aminokwasu. Co więcej, ISR nie tylko reaguje na stres metaboliczny, ale też sumuje informacje – im większe zaburzenie (np. dieta + uraz), tym silniejsze przekierowanie funkcji komórkowych na priorytety przeżyciowe.
Czy można „oszukać” organizm i zwiększyć regenerację włosów?
To pytanie nurtowało zespół równie mocno, co mechanizmy gojenia. Podano myszom sześciokrotnie większe ilości seryny w diecie, ale poziom tego aminokwasu w organizmie wzrósł jednak tylko o 50 proc. Okazało się, że ciało ściśle moduluje dostępność seryny, by uniknąć rozregulowania procesów metabolicznych.
Czytaj też: Komórki macierzyste zamiast sterydów? Ta terapia wyleczy poważne infekcje oczu
Ciekawy efekt uzyskano dopiero przy jednoczesnym zablokowaniu endogennej produkcji seryny i podaniu jej w wysokiej dawce z zewnątrz – wówczas częściowo udało się przywrócić funkcje HFSC w kierunku regeneracji włosa. To sugeruje, że mechanizm jest elastyczny, ale wymaga precyzyjnego „zarządzania zasobami”.
Wyniki opisane w Cell Metabolism te otwierają nowe kierunki badań nad leczeniem ran, zwłaszcza przewlekłych – u pacjentów z cukrzycą, poparzeniami czy stanami zapalnymi skóry. Możliwe będzie opracowanie terapii dietetycznych lub leków farmakologicznych, które czasowo aktywują ISR, wspierając regenerację. Ale istnieje też druga strona medalu: zbyt intensywna aktywacja ISR może zostać wykorzystana przez komórki nowotworowe, które – jak wcześniej pokazały inne badania z laboratorium Fuchs – mogą „uzależnić się” od seryny i wykorzystać ją do własnej proliferacji.
W szerszej perspektywie odkrycie to pokazuje uniwersalną zasadę biologii regeneracyjnej: komórki podejmują decyzje na podstawie bilansu zasobów i poziomu zagrożenia. To swoisty kompromis ewolucyjny – w warunkach niedoboru energii lub ryzyka infekcji, przetrwanie tkanek staje się ważniejsze niż funkcje estetyczne.
