С одной стороны, данный сайт посвящен науке трихологии, которая вроде как занимается волосами. С другой стороны, я тут регулярно публикую материалы по биохимии, начав с самого начала. Возникает закономерный вопрос: а зачем? А вот сейчас мы свяжем несвязуемое прочными связями и впихнем невпихуемое в научную парадигму. Мы привяжем биохимию к трихологии, рассмотрев, а что же говорит наука о метаболизме волосяного фолликула.

Итак, волосяной фолликул состоит из двух частей: эпителиальной (матрикс и внешняя оболочка, hair matrix and outer root sheath) и дермальной (волосяной сосочек и соединительнотканая оболочка, dermal papilla and connective tissue sheath). Волосяной фолликул функционирует циклически, проходя последовательно фазы анагена, катагена и телогена. Ключевую роль в процессе роста волос играют стволовые клетки фолликула.

Что мы знаем о метаболизме стволовых клеток вообще? Исследования показывают, что жизнедеятельность стволовых клеток опирается в основном на анаэробный обмен, а вот произошедшие от них обычные соматические клетки уже практикуют преимущественный аэробный обмен. И здесь мы неминуемо приходим к тому, чтобы правильно оценивать роль митохондрий в дыхательных процессах. Не будет преувеличением сказать, что митохондрии играют ключевую роль в биоэнергетике клеток, а вот что именно и как с ними происходит, когда стволовые клетки делятся и превращаются в обычные соматические? Ну, во-первых, они увеличиваются в размерах. Во-вторых, они начинают потреблять больше кислорода.

Изучая стволовые клетки фолликула в фазе телогена и затем клетки матрикса в фазе анагена, исследователи отметили следующие изменения [1]:

• в клетках матрикса митохондрий больше;
• в анагеновых клетках матрикса митохондрии продолговатые с выраженными кристами, а в телогеновых стволовых клетках митохондрии сферической формы, и крист в них меньше;
• размер митохондрий в анагеновых клетках матрикса больше, чем в телогеновых стволовых.

Из этого напрямую следует, что энергетический потенциал клеток матрикса существенно выше, чем стволовых клеток.

Потенциал потенциалом, но есть еще и фактическая активность митохондрий, что можно сказать о ней? Как нас учит классическая биохимия, в митохондриях дифференцированных соматических клеток стандартно происходит энергетический процесс, который называется окислительным фосфорилированием. Мы о нем рассказывали в разделе Биохимия на пальцах. По ходу этого процесса электроны перетаскиваются на дыхательную цепь к местам образования АТФ. Исследователи измеряли уровень оксидативного стресса в стволовых телогеновых клетках и анагеновых клетках матрикса и с удивлением обнаружили, что этот уровень не различается. И вот почему: в стволовых клетках уровень ОС ниже за счет пониженного потребления кислорода, а значит, более низкого уровня окисления (потери электронов). В анагеновых клетках потребление кислорода выше, но соответственно повышается и восстановительный потенциал клетки за счет повышения экспрессии определенных ферментов (SOD2).

В стволовых же клетках энергия образуется за счет интенсивного гликолиза [2] (а значит, стволовые клетки являются активными потребителями глюкозы). Образовавшийся пируват затем превращается в лактат, а цикл Кребса хоть и существует в некотором виде, но поскольку поступление кислорода ограничено, то, соответственно, и поступление субстратов в этот метаболический путь тоже ограничено. Зато, как нетрудно догадаться, интермедиаты гликолиза усиленно поступают в пентозофосфатный метаболический путь - с целью образования пентоз, необходимых для синтеза нуклеотидов и, соответственно, поддержания самообновления. О пентозофосфатном пути мы тоже писали в нашей занимательной биохимии.

Итак, мы имеем связь, указывающую как минимум в одну сторону: при переходе фолликула из фазы телогена в фазу анагена усиливается интенсивность окислительного фосфорилирования. Возникает вопрос: а в обратную сторону это работает? Если разобщить окисление с фосфорилированием или как-то еще негативно повлиять на этот процесс, будет ли нарушен процесс перехода фолликула из телогена в анаген? Выяснилось, что таки будет нарушен, и этот факт говорит о важности митохондриального дыхательного процесса для дифференцировки стволовых клеток фолликула. Исследователи делают выводы, что недостаточность энергетического снабжения может быть одной из возможных причин, по которой фолликул не в состоянии перейти в фазу анагена. Но, разумеется, не единственной причиной.

Продолжение следует

Литература:

1. Yan Tang, Binping Luo, Zhili Deng, Ben Wang, Fangfen Liu, Jinmao Li, Wei Shi, Hongfu Xie, Xingwang Hu, and Ji Li
   Mitochondrial aerobic respiration is activated during hair follicle stem cell differentiation, and its dysfunction retards hair regeneration
2. Anaïs Wanet, Thierry Arnould, Mustapha Najimi, and Patricia Renard
   Connecting Mitochondria, Metabolism, and Stem Cell Fate
3. Asha Kumari
   Glycolysis
4. Elaine Fuchs
   Epithelial Skin Biology: Three Decades of Developmental Biology, a Hundred Questions Answered and a Thousand New Ones to Address