Mouse hair turns gray when certain stem cells get stuck / I peli del topo diventano grigi quando alcune cellule staminali si bloccano

 Mouse hair turns gray when certain stem cells get stuck / I peli del topo diventano grigi quando alcune cellule staminali si bloccano

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Prematurely gray mice (like this one shown from earlier research) can help reveal why hair changes color. / I topi prematuramente grigi (come questo mostrato da ricerche precedenti) possono aiutare a rivelare perché i capelli cambiano colore.

Pigment-producing stem cells must keep moving and changing to give hair its natural color

Hair might go gray when stem cells with wanderlust have their travels interrupted.

Stem cells involved in making the pigment that gives hair its color behave much differently than other stem cells do, researchers report April 19 in Nature. Rather than staying put, these melanocyte stem cells travel up and down hair follicles all while oscillating between two different forms of maturity. But it’s not the unusual behavior that leads to graying. It’s when these stem cells stop their quirky ways that hair turns white.

That movement is really strange behavior for stem cells, says William Lowry, a hair follicle biologist at UCLA. Stem cells usually settle into a niche, or compartment, dividing when they need to, he says. “Their progeny go off and do interesting things … whereas the stem cells typically stay put.” Lowry was not involved in the study but coauthored a commentary about the work that also appeared April 19 in Nature.

Stem cells are immature cells that make more of themselves and give rise to cells that will mature to perform specific tasks. Melanocyte stem cells can become melanocytes, the cells that make pigments which give hair and skin their color.  

Qi Sun and Mayumi Ito Suzuki, stem cell biologists at New York University Grossman School of Medicine, didn’t set out to study gray hair. They wanted to know how melanocyte stem cells in the hair follicle behave. The researchers had previously implicated such cells in melanoma skin cancer.    

To understand the life cycle of melanocyte stem cells, Sun watched the same patch of hair follicles on a mouse again and again over the mouse’s lifetime. She saw that melanocyte stem cells move out of a compartment at the base of the follicle and up into the follicle bulge. Then the cells turn around and head back to the base.

That is not the cells’ only odd behavior. The stem cells mature, or differentiate, into an intermediate form that ultimately gives rise to melanocytes, the cells that make the pigment melanin, which colors hair. For other stem cells, once they start maturing there is no going back. But melanocyte stem cells can toggle between the less-mature and more-mature states.

Being able to slide between the two states is necessary for hair to keep its color, Sun and colleagues report. The intermediate state is needed for migration to the base of the growing hair shaft, where some of the cells develop into melanocytes to color the hair. And the stem cell state regenerates a pool of stem cells that can then mature to touch up the roots.

Fig. Researchers tagged melanocyte stem cells (red) in hair follicles (green) and watched the cells’ behavior over time. Unusually for stem cells, the cells moved and up and down the growing follicle, the team discovered. / I ricercatori hanno etichettato le cellule staminali dei melanociti (rosso) nei follicoli piliferi (verde) e hanno osservato il comportamento delle cellule nel tempo. Insolitamente per le cellule staminali, le cellule si muovevano su e giù per il follicolo in crescita, ha scoperto il gruppo.

The stem cells must move because proteins that help control cell maturity and proliferation are found in different compartments of the hair follicle. A protein called WNT made by cells in the compartment at the base of the follicle causes stem cells to mature into melanocytes, the researchers found. But too much WNT activity prevented the stem cells from sliding back into their regenerative state.

As mice aged, or if the researchers plucked hairs to make them grow faster, more and more worn-out melanocyte stem cells got stuck in the hair follicle bulge. There they couldn’t mature into the intermediate stage to travel back to the base compartment where they could have formed melanocytes. That led to depletion of the color-producing cells, causing the hair to turn gray.

The graying could be reversed though. Getting the cells moving and starting the maturation cycle again gave hair back its color, the team found. Previous research has shown that periods of stress deplete melanocytes and temporarily cause hair to gray (SN: 1/23/20; SN: 6/11/09).

In principle, this sort of behavior from melanocyte stem cells may cause humans’ hair to turn gray too, says Rui Yi, a stem cell biologist at Northwestern University Feinberg School of Medicine in Chicago, who was not involved in the research. Until researchers can observe human hair follicles over time, he says, it’s not possible to say for sure.

ITALIANO

Le cellule staminali che producono pigmenti devono continuare a muoversi e cambiare per dare ai capelli il loro colore naturale

I capelli potrebbero diventare grigi quando le cellule staminali con la voglia di viaggiare vengono interrotte.

Le cellule staminali coinvolte nella produzione del pigmento che dà ai capelli il loro colore si comportano in modo molto diverso rispetto alle altre cellule staminali, riferiscono i ricercatori il 19 aprile su Nature. Piuttosto che rimanere ferme, queste cellule staminali melanocitarie viaggiano su e giù per i follicoli piliferi oscillando tra due diverse forme di maturità. Ma non è il comportamento insolito che porta all'ingrigimento. È quando queste cellule staminali interrompono i loro modi bizzarri che i capelli diventano bianchi.

Quel movimento è un comportamento davvero strano per le cellule staminali, afferma William Lowry, biologo del follicolo pilifero presso l'UCLA. Le cellule staminali di solito si depositano in una nicchia, o compartimento, dividendosi quando necessario, dice. "La loro progenie se ne va e fa cose interessanti... mentre le cellule staminali in genere restano ferme". Lowry non è stato coinvolto nello studio, ma è stato coautore di un commento sul lavoro che è apparso anche il 19 aprile su Nature.

Le cellule staminali sono cellule immature che producono più di se stesse e danno origine a cellule che matureranno per svolgere compiti specifici. Le cellule staminali dei melanociti possono diventare melanociti, le cellule che producono i pigmenti che danno il colore ai capelli e alla pelle.

Qi Sun e Mayumi Ito Suzuki, biologi delle cellule staminali della Grossman School of Medicine della New York University, non hanno deciso di studiare i capelli grigi. Volevano sapere come si comportano le cellule staminali dei melanociti nel follicolo pilifero. I ricercatori avevano precedentemente implicato tali cellule nel cancro della pelle del melanoma.

Per comprendere il ciclo di vita delle cellule staminali dei melanociti, Sun ha osservato ripetutamente la stessa zona di follicoli piliferi su un topo nel corso della vita del topo. Ha visto che le cellule staminali dei melanociti escono da un compartimento alla base del follicolo e salgono nel rigonfiamento del follicolo. Quindi le cellule si girano e tornano alla base.

Questo non è l'unico comportamento strano delle cellule. Le cellule staminali maturano, o si differenziano, in una forma intermedia che alla fine dà origine ai melanociti, le cellule che producono il pigmento melanina, che colora i capelli. Per altre cellule staminali, una volta che iniziano a maturare non si può tornare indietro. Ma le cellule staminali dei melanociti possono passare dallo stato meno maturo a quello più maturo.

Essere in grado di scivolare tra i due stati è necessario affinché i capelli mantengano il loro colore, riferiscono Sun e colleghi. Lo stato intermedio è necessario per la migrazione alla base del fusto del capello in crescita, dove alcune cellule si sviluppano in melanociti per colorare i capelli. E lo stato delle cellule staminali rigenera un pool di cellule staminali che possono poi maturare per ritoccare le radici.

Le cellule staminali devono muoversi perché le proteine che aiutano a controllare la maturità e la proliferazione cellulare si trovano in diversi compartimenti del follicolo pilifero. Una proteina chiamata WNT prodotta dalle cellule nel compartimento alla base del follicolo fa maturare le cellule staminali in melanociti, hanno scoperto i ricercatori. Ma troppa attività WNT ha impedito alle cellule staminali di tornare al loro stato rigenerativo.

Man mano che i topi invecchiavano, o se i ricercatori strappavano i peli per farli crescere più velocemente, sempre più cellule staminali dei melanociti consumate rimanevano bloccate nel rigonfiamento del follicolo pilifero. Lì non potevano maturare nella fase intermedia per tornare al compartimento di base dove avrebbero potuto formare i melanociti. Ciò ha portato all'esaurimento delle cellule produttrici di colore, facendo diventare i capelli grigi.

L'ingrigimento potrebbe essere invertito però. Far muovere le cellule e ricominciare il ciclo di maturazione ha restituito ai capelli il loro colore, ha scoperto il gruppo. Precedenti ricerche hanno dimostrato che i periodi di stress riducono i melanociti e causano temporaneamente l'ingrigimento dei capelli (SN: 23/01/20; SN: 11/06/09).

In linea di principio, questo tipo di comportamento delle cellule staminali dei melanociti può far diventare grigi anche i capelli umani, afferma Rui Yi, biologo delle cellule staminali della Northwestern University Feinberg School of Medicine di Chicago, che non è stato coinvolto nella ricerca. Fino a quando i ricercatori non potranno osservare i follicoli piliferi umani nel tempo, dice, non è possibile dirlo con certezza.

Da:

https://www.sciencenews.org/article/mouse-hair-gray-stem-cells