Гормон стресса задерживает рост волос у мышей

Считается, что хронический стресс вызывает выпадение волос у людей, однако молекулярные механизмы, лежащие в основе этого явления, до сих пор были неясны. Ученые из США проверили на мышах, как именно хронический стресс влияет на стволовые клетки волосяных фолликулов (hair follicle stem cell, HFSC) и рост волос.

Волосяные фолликулы функционируют циклично. В их цикле выделяют несколько стадий, в том числе телоген (покой) и анаген (активный рост). HFSC пребывают в покое на всех стадиях, кроме раннего анагена — в этот период они пролиферируют, восстанавливая фолликул. Из надпочечников в ответ на стрессовые сигналы высвобождаются так называемые гормоны стресса: кортизол у людей и кортикостерон у грызунов. Ранее было показано, что удаление надпочечников усиливает рост шерсти у крыс, кроликов и норок. Авторы нового исследования проверили, какие молекулярные пути связывают гормоны надпочечников и активность HFSC.

Ученые работали с мышами с удаленными надпочечниками (ADX-мыши) и контрольными мышами, прошедшими имитацию операции. Телоген у мышей без надпочечников был значительно короче. Пролиферация HFSC, наоборот, продолжалась дольше и детектировалась в позднем анагене. За 16 месяцев наблюдения фолликулы ADX-мышей прошли около десяти синхронизированных циклов, тогда как у контрольных мышей фолликулы работали несинхронно и проходили около трех циклов за то же время. В возрасте 18–22 месяцев волосяной покров у ADX-мышей сохранял густоту. Способность HFSC восстанавливать фолликулы не снижалась со временем.

У ADX-мышей уровень кортикостерона падал значительно сильнее, чем уровни других гормонов надпочечников. Если ADX-мышам давали кортикостерон с кормом, активация HFSC подавлялась. Если же кортикостерон получали мыши дикого типа, у них удлинялся телоген. С отменой экзогенного кортикостерона волосяные фолликулы входили в анаген, что говорит об обратимости действия гормона на HFSC.

Дальнейшие эксперименты с нокаутными линиями мышей, РНК-секвенирование и гибридизация in situ показали, что под действием кортикостерона меняется транскриптом HFSC. Однако гормон воздействует не на сами HFSC, а на клетки их ниши — фибробласты папиллярного слоя дермы (dermal papillae, DP). Ученые сосредоточились на гене Gas6. В DP-фибробластах контрольных мышей его экспрессия зависела от стадии цикла фолликулов: в раннем анагене она была высокой, в позднем анагене снижалась. В DP-фибробластах ADX-мышей экспрессия гена Gas6 оставалась высокой в позднем анагене, но снижалась, если мыши получали кортикостерон.

HFSC экспрессируют ген Axl, кодирующий рецептор белка GAS6. В серии опытов in vitro и in vivo ученые установили, что за запуск анагена отвечает сигнальный путь GAS6-AXL. Блокирование этого пути подавляет активацию HFSC и старт анагена.

В норме экспрессия Gas6 в DP-фибробластах понижена в раннем телогене и повышена в позднем телогене. Так как уровень кортикостерона не меняется в течение этой стадии, ученые предположили, что Gas6 регулируется также костными морфогенетическими белками (BMP) — факторами роста, которые секретируют фибробласты. Эти факторы способствуют покою HFSC. Их уровень повышается в раннем телогене, но понижается в позднем телогене, то есть их динамика противоположна динамике Gas6. Ученые подтвердили это предположение in vivo. У мышей, которым вводили вектор, экспрессирующий ингибитор BMP, повышалась экспрессия Gas6 и сокращался телоген.

Таким образом, активация HFSC и рост волос зависят от экспрессии Gas6 в DP-фибробластах, которая регулируется системно кортикостероном и локально факторами BMP. Внутрикожное введение вектора, кодирующего Gas6, мышам с повышенным уровнем кортикостерона сокращало продолжительность телогена, а значит, способствовало активации HFSC. При этом источник кортикостерона (стрессовые условия или поступление гормона с кормом) не имел значения.