كيف تساعد الخلايا الجذعية لبصيلات الشعر في التئام جروح الجلد بشكل أسرع؟

يحتوي الجلد على نوعين من الخلايا الجذعية البالغة: البشرة وبصيلات الشعر. وظائفهما واضحة المعالم: الحفاظ على الجلد، أو الحفاظ على نمو الشعر.

ولكن كما أظهرت أبحاث جامعة روكفلر، يمكن للخلايا الجذعية لبصيلات الشعر (HFSCs) أن تتبادل الأدوار، فتساهم في شفاء الجلد عند تعرضه لإصابة. كيف تعرف هذه الخلايا أن الوقت قد حان لتغيير دورها؟

تمكن المختبر الذي يقف وراء هذه النتائج الأصلية الآن من تحديد إشارة رئيسية تخبر الخلايا الجذعية ذات الجذع البشري متى تتوقف عن دورة نمو الشعر وتستأنف عملية إصلاح الجلد: استجابة الإجهاد المتكاملة (ISR) التي توجه الخلايا الجذعية للحفاظ على الطاقة للمهام الأساسية.

في الجلد، يُستشعر نقص العناصر الغذائية بواسطة حمض أميني غير أساسي يُعرف باسم السيرين، وهو موجود في أطعمة شائعة كاللحوم والحبوب والحليب. وكما أظهرت دراسة حديثة نُشرت في مجلة Cell Metabolism، عندما تنخفض مستويات السيرين، يُنشَّط مُثبِّط امتصاص البروتين (ISR)، مما يُبطئ إنتاج الشعر بواسطة خلايا HFSCs. إذا أُصيب الجلد بالإضافة إلى نقص العناصر الغذائية، يرتفع مُثبِّط امتصاص البروتين (ISR) بشكل أكبر، مما يُعيق إنتاج الشعر ويُوجِّه الجهود نحو إصلاح الجلد. تُسرِّع إعادة ترتيب الأولويات هذه عملية الشفاء.

يقول المؤلف الأول جيسي نوفاك: "إن الحرمان من السيرين يحفز "قرصًا" خلويًا شديد الحساسية يضبط مصير الخلية بدقة - نحو الجلد وبعيدًا عن الشعر".

وأضاف: "تشير نتائجنا إلى أننا قد نكون قادرين على تسريع عملية شفاء جروح الجلد عن طريق التلاعب بمستويات السيرين من خلال النظام الغذائي أو الأدوية".

عمل إضافي

تحتوي الأنسجة البالغة على تجمعات من الخلايا الجذعية تُوازن بدقة تكاثر الخلايا وتمايزها وتجددها للحفاظ على التوازن الداخلي، أو الأداء الطبيعي، وإصلاح الجروح.

إلا أن احتياجاتها الأيضية لا تزال غير مفهومة جيدًا.

في الدراسة الحالية، هدف نوفاك إلى تحديد العوامل الأيضية التي تُبقي الخلايا الجذعية نشطة أثناء العمليات اليومية، ثم تتبع التغيرات التي تطرأ عندما تُجبر الإصابة الخلايا الجذعية عالية الكثافة على العمل الإضافي في التئام الجروح.

يقول نوفاك: "معظم جروح الجلد التي نصاب بها ناتجة عن سحجات، تُدمر الجزء العلوي من الجلد. هذه المنطقة موطنٌ لمجموعة من الخلايا الجذعية التي تتولى عادةً مسؤولية إصلاح الجروح، ولكن عندما تُدمر هذه الخلايا، فإنها تُجبر الخلايا الجذعية لبصيلات الشعر على تولي زمام المبادرة في الإصلاح. بناءً على ذلك، اعتقدنا أن تتبع خلايا الجلد هذه خلال عملية التئام الجروح يُمثل نموذجًا جيدًا جدًا لاختبار ما إذا كانت المستقلبات تُنظم هذه العملية بشكل عام، وكيف تُنظمها".

أشارت نتائج سابقة من مختبر فوكس إلى أن الخلايا الجذعية الجلدية ما قبل السرطانية تُدمن السيرين المنتشر في الجسم، وأنه يمكن منع هذه الخلايا من التحول إلى خلايا سرطانية بالكامل عن طريق الحد من السيرين في النظام الغذائي.

أظهرت هذه النتائج أن هذا المستقلب منظم رئيسي لتكوين الأورام، وألهمت تجارب لتطبيق أنظمة غذائية خالية من السيرين كعلاجات السرطان.

لكن لم يفهم أحد كيف يؤثر الحرمان الغذائي من السيرين على وظائف الأنسجة الطبيعية. لذلك ركز نوفاك على هذا الحمض الأميني في دراساته.

أخضع الفريق الخلايا الجذعية لبصيلات الشعر لسلسلة من اختبارات الإجهاد الأيضي، إما بحرمانها من السيرين في نظامها الغذائي، أو باستخدام حيل جينية على الفئران لمنع خلايا بصيلات الشعر الجذعية من إنتاج السيرين بشكل انتقائي، ووجدوا أن السيرين على اتصال مباشر ومستمر مع ISR، وهو مُحفّز يُفعّل عند اختلال توازن الأنسجة. عندما يكون مستوى السيرين منخفضًا، تُخفّض الخلايا الجذعية عالية الكثافة (HFSCs) نمو الشعر ، الأمر الذي يتطلب طاقة كبيرة.

بالانتقال إلى تحدٍّ آخر للإجهاد، ركّز الفريق على إصلاح الجروح. واكتشفوا أن مُثبِّط ISR يُنشَّط أيضًا في خلايا HFSCs بعد الإصابة.

علاوةً على ذلك، عندما تُعاني الفئران من نقص السيرين والإصابة، يزداد تذبذب البندول، مما يُثبِّط نمو الشعر ويُعزِّز إصلاح الجروح. وبهذه الطريقة، يقيس مُثبِّط ISR مستويات الإجهاد النسيجي الكلية ويُحدِّد أولويات المهام التجديدية وفقًا لذلك.

لا أحد يحب فقدان الشعر، ولكن عندما يتعلق الأمر بالبقاء على قيد الحياة في الأوقات العصيبة، فإن إصلاح البشرة له الأولوية، كما يقول فوكس.

وأضاف: "فقدان الشعر ليس تهديدًا للحيوان، ولكن الجرح غير الملتئم هو الخطر".

كان من الواضح أن انخفاض مستويات السيرين له تأثير كبير على مصير الخلايا الجذعية وسلوكها. ولكن ماذا عن العكس؟ هل يمكن لجرعة كبيرة من السيرين أن تُعزز نمو الشعر، على سبيل المثال؟

لسوء الحظ، لكل من يعاني من تساقط الشعر، اتضح أن الجسم يُنظّم بدقة كمية السيرين في الدورة الدموية.

الهدف التالي هو استكشاف إمكانية تسريع التئام الجروح من خلال تقليل السيرين الغذائي أو الأدوية التي تؤثر على مستويات السيرين أو نشاط ISR، كما يسعى الفريق إلى اختبار أحماض أمينية أخرى لمعرفة ما إذا كان السيرين فريدًا في تأثيره.