Ученые обнаружили, что рост человеческого волоса происходит не за счет «выталкивания» из корня — фактически его тянут вверх благодаря силе, связанной со скрытой сетью движущихся клеток. Эти выводы опровергают устоявшиеся за десятилетия положения учебников по биологии и могут изменить подходы к изучению выпадения и восстановления волос.
Специалисты научного подразделения L'Oréal Research & Innovation и Лондонского университета королевы Марии (QMUL) использовали передовую 3D-визуализацию для отслеживания в реальном времени отдельных клеток в живых человеческих волосяных фолликулах ex vivo (вне организма). Результаты опубликованы в Nature Communications. Они показывает, что клетки внешнего корневого влагалища — слоя, окружающего стержень волоса — движутся по спирали вниз в той же области, откуда исходит сила, тянущая волос вверх.
Хореография волосяного фолликула
«Наши результаты раскрывают удивительную хореографию внутри волосяного фолликула. Десятилетиями считалось, что волос выталкивается делящимися клетками волосяной луковицы. Мы же выяснили, что на самом деле его активно тянут вверх окружающие ткани, действующие почти как крошечный моторчик», — говорит преподаватель биологии полости рта и кожи в QMUL Инеш Секейра, одна из ведущих авторов работы.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи заблокировали деление клеток внутри фолликула, ожидая остановки роста волоса. Однако рост продолжился практически без изменений. Но когда они нарушили работу актина — белка, обеспечивающего сокращение и движение клеток — скорость роста волос снизилась более чем на 80%.
Компьютерное моделирование подтвердило, что эта сила тяги, связанная с согласованным движением в наружных слоях фолликула, необходима для объяснения наблюдаемой скорости удлинения волоса.
«Мы применили новый метод визуализации, который позволяет в реальном времени проводить микроскопию с построением 3D-изображений и временно́й разверткой. Статическая съемка да ет лишь разрозненные мгновенные кадры, а микроскопия в 3D с записью процесса во времени незаменима для подлинного раскрытия сложных, динамичных биологических процессов внутри волосяного фолликула. Она показывает основные показатели клеточной кинетики, миграционные паттерны и скорость деления клеток, которые невозможно вывести из отдельных наблюдений. Именно такой подход позволил смоделировать силы, возникающие на локальном уровне», — объясняет первый автор Николя Тиссо из L'Oréal.
Новый взгляд на механику микроскопических сил
«Это показывает, что рост волоса обусловлен не только делением клеток — вместо этого внешнее корневое влагалище активно вытягивает его. Этот новый взгляд на механику фолликула открывает перспективы для изучения заболеваний волос, тестирования лекарств и развития тканевой инженерии и регенеративной медицины», — добавляет биофизик Томас Борншлёгль, также ведущий автор из той же команды L'Oréal,
Хотя исследование проводилось на человеческих фолликулах в лабораторной культуре, которая быстро переходит в состояние регрессии, сделанное в результате открытие трудно переоценить. Понимание механических сил в микроскопических масштабах поможет в разработке методов лечения, направленных не только на биохимическую, но и на физическую среду фолликула. Кроме того, разработанная методика визуализации позволит проводить тестирование различных препаратов и методов лечения в реальном времени.
Исследование также вновь подтвердило растущую роль биофизики в биологии, продемонстрировав, как растут органы, которые мы видим каждый день.
Надежда для мужчин: на лысой мыши вырастили человеческие волосы
Ученые объяснили, почему на голове у человека волос больше, чем на теле
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram