Ciertas células madre tienen una capacidad única para moverse entre los compartimentos de crecimiento en los folículos pilosos, pero se atascan a medida que las personas envejecen y pierden su capacidad para madurar y mantener el color del cabello, según muestra un nuevo estudio.

Dirigido por investigadores de la Escuela de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York, el nuevo trabajo se centró en las células de la piel de los ratones y también en los seres humanos llamadas células madre de melanocitos o McSC. El color del cabello está controlado por si los grupos de McSC no funcionales pero que se multiplican continuamente dentro de los folículos pilosos reciben la señal para convertirse en células maduras que producen los pigmentos proteicos responsables del color.

Publicado en la revista Nature en línea el 19 de abril, el nuevo estudio mostró que los McSC son notablemente plásticos. Esto significa que durante el crecimiento normal del cabello, dichas células se mueven continuamente hacia adelante y hacia atrás en el eje de madurez a medida que transitan entre los compartimentos del folículo piloso en desarrollo. Es dentro de estos compartimentos donde las McSC están expuestas a diferentes niveles de señales de proteínas que influyen en la madurez.

Específicamente, el equipo de investigación descubrió que las McSC se transforman entre su estado de célula madre más primitivo y la siguiente etapa de su maduración, el estado de amplificación del tránsito, y dependiendo de su ubicación.

Los investigadores descubrieron que a medida que el cabello envejece, se cae y luego vuelve a crecer repetidamente, un número cada vez mayor de McSC se atasca en el compartimento de células madre llamado protuberancia del folículo piloso. Allí permanecen, no maduran hasta el estado de amplificación del tránsito y no viajan de regreso a su ubicación original en el compartimento germinal, donde las proteínas WNT las habrían empujado a regenerarse en células pigmentarias.

"Nuestro estudio se suma a nuestra comprensión básica de cómo funcionan las células madre de melanocitos para teñir el cabello", dijo el investigador principal del estudio, Qi Sun, PhD, becario postdoctoral en NYU Langone Health. "Los mecanismos recién descubiertos plantean la posibilidad de que la misma posición fija de células madre de melanocitos pueda existir en humanos. Si es así, presenta una vía potencial para revertir o prevenir el envejecimiento del cabello humano al ayudar a las células atascadas a moverse nuevamente entre el folículo piloso en desarrollo compartimentos".

Los investigadores dicen que la plasticidad McSC no está presente en otras células madre autorregeneradoras, como las que forman el propio folículo piloso, que se sabe que se mueven en una sola dirección a lo largo de una línea de tiempo establecida a medida que maduran. Por ejemplo, las células del folículo piloso que amplifican el tránsito nunca vuelven a su estado original de células madre. Esto ayuda a explicar en parte por qué el cabello puede seguir creciendo incluso cuando falla su pigmentación, dice Sun.

Un trabajo anterior realizado por el mismo equipo de investigación de la NYU mostró que se necesitaba la señalización WNT para estimular las McSC para que maduraran y produjeran pigmento. Ese estudio también demostró que las McSC estaban billones de veces menos expuestas a la señalización WNT en el folículo piloso que en el compartimento del germen piloso, que se encuentra directamente debajo del bulto.

En los últimos experimentos en ratones cuyo cabello envejeció físicamente mediante depilación y crecimiento forzado, la cantidad de folículos pilosos con McSC alojados en la protuberancia del folículo aumentó del 15 % antes de la depilación a casi la mitad después del envejecimiento forzado. Estas células permanecieron incapaces de regenerarse o madurar en melanocitos productores de pigmento.

Los investigadores encontraron que las McSC atascadas cesaron su comportamiento regenerativo ya que ya no estaban expuestas a mucha señalización WNT y, por lo tanto, su capacidad para producir pigmento en nuevos folículos pilosos, que continuaron creciendo.

Por el contrario, otras McSC que continuaron moviéndose de un lado a otro entre la protuberancia del folículo y el germen del cabello mantuvieron su capacidad de regenerarse como McSC, madurar en melanocitos y producir pigmento durante todo el período de estudio de dos años.

"Es la pérdida de la función camaleónica en las células madre de los melanocitos lo que puede ser responsable del envejecimiento y la pérdida del color del cabello", dijo la investigadora principal del estudio, Mayumi Ito, PhD, profesora en el Departamento de Dermatología Ronald O. Perelman y el Departamento de Biología Celular en NYU Langone Health.

"Estos hallazgos sugieren que la motilidad de las células madre de los melanocitos y la diferenciación reversible son clave para mantener el cabello saludable y coloreado", dijo Ito, quien también es profesor en el Departamento de Biología Celular en NYU Langone.

Para el estudio, los investigadores utilizaron técnicas recientes de imágenes intravitales en 3D y scRNA-seq para rastrear las células en tiempo casi real a medida que envejecían y se movían dentro de cada folículo piloso.

El financiamiento para el estudio fue proporcionado por las subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud P30CA016087, S10OD021747, R01AR059768, R01AR074995 y U54CA263001; y las subvenciones del Departamento de Defensa W81XWH2110435 y W81XWH2110510.