Клетки волосяных фолликулов чувствительны к прикосновениям

Ранее считалось, что осязание обеспечивается только механорецепторами, расположенными в коже. Теперь же ученые показали на клеточных культурах, что клетки волосяных фолликулов также способны распознавать прикосновения.

Авторы статьи в Science Advances предположили, что клетки наружного корневого влагалища волосяного фолликула передают механические стимулы в сенсорные нейроны, окружающие волосяной фолликул. Чтобы изучить их роль в обработке тактильной информации, они использовали комбинацию методов иммуномечения, кальциевой визуализации и вольтамперометрии на препаратах волосяных фолликулов человека in vitro и ex vivo.

В коже присутствуют низкопороговые механорецепторы, которые служат для передачи тактильной информации. Хотя первоначально предполагалось, что механорецепторы располагаются на сенсорных нейронах, последние данные показали, что к ним также относятся клетки Меркеля и кератиноциты. С помощью иммуноокрашивания и конфокальной микроскопии ученые установили, что волосяные фолликулы иннервируются различными типами низкопороговых и высокопороговых механорецепторов. Затем они задались вопросом, способны ли клетки наружного корневого влагалища воспринимать механические сигналы и, отвечая на них, модулировать работу низкопороговых механорецепторов — аналогично тому, как это делают клетки Меркеля.

Исследователи проанализировали открытый датасет секвенирования РНК единичных клеток волосяных фолликулов. Они не обнаружили в этих данных наличия клеток Меркеля (их специфических маркеров K20 или ATOH1). Вместо этого, как показал анализ, некоторые кластеры клеток экспрессировали PIEZO1, PIEZO2, TRPC1 и TRPC6 — эти ионные каналы участвуют в механорецепции. Ученые также исследовали паттерны коэкспрессии в отдельных клетках и обнаружили, что TRPC1 и PIEZO2 присутствовали в части клеток, экспрессирующих также кератин K15 — маркер стволовых клеток волосяного фолликула. Так, среди K15⁺ клеток 5,4% экспрессировали TRPC1, а 1,6% — PIEZO2. Для кератина K14 аналогичные показатели составили 3% (TRPC1) и 1,7% (PIEZO2). Такой уровень коэкспрессии с K14 примерно втрое выше, чем в остальных клетках кожи, что говорит о более высокой механочувствительности клеток волосяных фолликулов.

Далее авторы статьи проанализировали, способны ли клетки наружного корневого влагалища реагировать на механический стимул in vitro. В механосенсорных клетках такой стимул открывает механочувствительные ионные каналы, такие как Piezo и TRP. Они обеспечивают приток кальция из внеклеточного пространства. Этот процесс ученые отслеживали с помощью флуоресцентного кальциевого индикатора, и оказалось, что механическое воздействие вызывало увеличение внутриклеточной концентрации кальция — клетки действительно отвечали на стимул. Также авторы обработали клетки ингибитором механочувствительных ионных каналов — GsMTx-4 — и показали, что такая обработка снижает кальциевый ответ. Последний, таким образом, обеспечивался активацией этих каналов после механической стимуляции.

Установив, что клетки наружного корневого влагалища способны воспринимать механические сигналы, исследователи также проверили, могут ли они передавать эти сигналы на близлежащие механорецепторы. Для этого ученые культивировали человеческие клетки наружного корневого влагалища с низкопороговыми механорецепторами, полученными от мышей. Активацию механорецепторов оценивали по уровню внутриклеточного кальция. Выяснилось, что в модельной кокультуре нейроны, расположенные на расстоянии 70–200 мкм от точки стимуляции, реагируют повышением внутриклеточного кальция на стимуляцию клеток наружного корневого влагалища.

Когда ученые ингибировали передачу сигнальных везикул с помощью бафиломицина (ингибитор вакуолярной H⁺-АТФазы, которая обеспечивает загрузку сигнальных молекул в везикулы), нейроны перестали активироваться в ответ на стимуляцию клеток корневого влагалища. Дальнейшие опыты показали, что в ответ на механический сигнал эти клетки продуцируют АТФ, активируя близлежащие нейроны. Однако это не единственная молекула, участвующая в передаче сигнала. Исследователи предположили, что альтернативный путь обеспечивают нейромедиаторы.

Чтобы идентифицировать нейромедиаторы, которые участвуют в передаче сигнала от клеток корневого влагалища к нейронам, ученые использовали циклическую вольтамперометрию с быстрой разверткой (FSCV). (Подробнее о том, как с помощью этого метода можно измерить выбросы нейромедиаторов в головном мозге человека, читайте на PCR.NEWS.) Оказалось, что в ответ на механический стимул клетки выделяли серотонин и гистамин.

На кокультуре нейронов и клеток наружного корневого влагалища авторы работы проверили, как выброс этих нейромедиаторов регулирует активность нейронов. Они обработали клетки миртазапином — антагонистом серотониновых (5HT2 и 5HT3) и гистаминовых (H1) рецепторов. Миртазапин не оказывал влияния на кальциевую активность в стимулируемых клетках корневого влагалища, а вот пиковая концентрация кальция в нейронах снижалась в 2,42 раза после обработки препаратом.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что клетки в волосяных фолликулах человека могут выделять АТФ в ответ на тактильный стимул, чтобы передать его на механорецепторы, а также регулируют их активность с помощью серотонина и гистамина.