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Un team di ricercatori di Colonia e Helsinki ha scoperto un meccanismo che previene la caduta dei capelli: le cellule staminali del follicolo pilifero, essenziali per la ricrescita dei capelli, possono prolungare la loro vita cambiando il loro stato metabolico in risposta alla bassa concentrazione di ossigeno nel tessuto.
Il team era guidato dalla Professoressa associata Sara Wickström (Università di Helsinki e Istituto Max Planck per la biologia dell’invecchiamento) e dalla dermatologa Professoressa Sabine Eming (Università di Colonia), includeva ricercatori del Cluster of Excellence in Aging Research CECAD dell’Università di Colonia, dell’Istituto Max Planck per la biologia dell’invecchiamento, il Centro di medicina molecolare CMMC (tutti a Colonia) e l’Università di Helsinki.
Il documento “Il metabolismo della glutammina controlla la reversibilità del destino delle cellule staminali e il mantenimento a lungo termine nel follicolo pilifero” è stato pubblicato su Cell Metabolism.
Ogni giorno, i tessuti come la pelle e i suoi follicoli piliferi sono esposti a danni ambientali come le radiazioni ultraviolette. Il materiale danneggiato viene continuamente rimosso e rinnovato. In media, ogni giorno cadono 500 milioni di cellule e 100 capelli, pari a 1,5 grammi di materiale. Il materiale morto viene sostituito da cellule staminali, che sono specializzate, altamente proliferative e longeve.
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La funzione dei tessuti dipende dall’attività e dalla salute di queste cellule staminali; la funzione compromessa o il numero ridotto porta all’invecchiamento. “Sebbene il ruolo critico delle cellule staminali nell’invecchiamento sia stabilito, si sa poco sui meccanismi che regolano il mantenimento a lungo termine di queste importanti cellule. Il follicolo pilifero, con le sue funzioni ben note e le cellule staminali chiaramente identificabili, era un sistema modello perfetto per studiare questa importante questione “, ha affermato Sara Wickström.
Per capire cosa rendeva le cellule staminali funzionalmente distinte dalle loro cellule figlie differenziate, il team ha studiato i profili trascrizionali e metabolici delle due popolazioni cellulari.
“Curiosamente, questi studi hanno dimostrato che le cellule staminali e le cellule figlie hanno caratteristiche metaboliche distinte. Le nostre analisi hanno inoltre previsto che Rictor, un componente molecolare importante, ma relativamente poco compreso del percorso mTOR del regolatore principale metabolico, sarebbe stato coinvolto “, spiega la Dott.ssa Christine Kim, co-scienziata responsabile dello studio.
La trasduzione del segnale mTOR regola processi come la crescita, l’energia e il consumo di ossigeno delle cellule.
In analisi più dettagliate, il team ha dimostrato che l’esaurimento delle cellule staminali era dovuto alla perdita di flessibilità metabolica. Alla fine di ogni ciclo rigenerativo, durante il quale viene prodotto un nuovo capello, le cellule staminali torneranno nella loro posizione specifica e riprenderanno uno stato di quiescenza.
Il Dottor Xiaolei Ding, altro scienziato co-responsabile, ha spiegato: “Il risultato chiave di questo studio è che questa cosiddetta “reversibilità del destino” richiede un passaggio dal metabolismo della glutammina e dalla respirazione cellulare alla glicolisi. Le cellule staminali risiedono in un ambiente con scarsa disponibilità di ossigeno e quindi utilizzano il glucosio anziché la glutammina come fonte di carbonio per la sintesi di energia e proteine.
Questo spostamento è innescato dalla bassa concentrazione di ossigeno e dalla segnalazione Rictor. La rimozione di Rictor ha compromesso la capacità di questa inversione del destino delle cellule staminali, innescando un lento esaurimento dipendente dall’età delle cellule staminali e la caduta dei capelli indotta dall’età “.
Ding ed Eming avevano recentemente generato un modello genetico di topo per studiare la funzione di Rictor e hanno osservato che i topi privi di Rictor avevano ritardato in modo significativo la rigenerazione e il ciclo del follicolo pilifero, il che indicava una compromissione della regolazione delle cellule staminali. “È interessante notare che con l’invecchiamento questi topi hanno mostrato perdita di capelli e riduzione del numero di cellule staminali”, ha detto Ding.
“Un importante obiettivo futuro sarà capire come questi risultati preclinici potrebbero tradursi nella biologia delle cellule staminali negli esseri umani e potenzialmente potrebbero essere sfruttati farmaceuticamente per proteggere dall’invecchiamento del follicolo pilifero“, ha detto Eming. “Siamo particolarmente entusiasti dell’osservazione che l’applicazione di un inibitore della glutaminasi è stata in grado di ripristinare la funzione delle cellule staminali nei topi con deficit di Rictor, dimostrando il principio che la modifica delle vie metaboliche potrebbe essere un modo potente per aumentare la capacità rigenerativa dei nostri tessuti’.
