Нейроны кожи управляют пигментацией

За пигментацию кожи отвечают клетки меланоциты — они вырабатывают пигмент меланин. Повреждение меланоцитов приводит к увеличению или сокращению выработки пигмента и, как следствие, к нарушению пигментации кожи. Однако неясно, как возникают и поддерживаются пигментные пятна. Ученые из Токийского университета предположили, что дело может быть в сенсорных нейронах кожи, окружающих меланоциты. Роль этих нейронов и их взаимодействие с меланоцитами плохо изучены.

В новой работе исследователи обнаружили, что меланоциты и сенсорные нейроны больше взаимодействуют в гиперпигментированных участках, чем в обычной коже. Исследователи культивировали меланоциты вместе с сенсорными нейронами, полученными из плюрипотентных стволовых клеток человека. Пигментация и длина дендритов меланоцитов значительно увеличилась по сравнению с контрольными клетками, культивируемыми отдельно.

Чтобы выявить, как именно нейроны стимулируют меланоциты, авторы культивировали меланоциты в среде, в которой ранее культивировались нейроны. Такие меланоциты демонстрировали повышенную выживаемость по сравнению с контрольными меланоцитами, выращенными в свежей среде, а длина их дендритов была выше. Это означало, что контакт пигментных клеток с нейронами не обязателен. Скорее всего, нейроны секретируют в среду какие-то факторы, которые и влияют на меланоциты. Анализ позволил предположить, что эти факторы имеют белковую природу.

Затем ученые провели протеомный анализ секретируемых белков нейронов и выделили 29 кандидатов. Среди них внимание исследователей привлек белок RGMB (Repulsive Guidance Molecule B), который участвует в развитии нейронов. При воздействии на меланоциты этот белок способствовал их выживанию и росту.

Чтобы оценить, как RGMB влияет на синтез меланина, авторы проанализировали скорость выработки меланина в меланоцитах при обработке RGMB наряду с имитацией обработки в качестве отрицательного контроля и обработкой известным фактором активации меланоцитов a-MSH в качестве положительного контроля. RGMB стимулировал выработку меланина на уровне, сравнимом с a-MSH. Это доказывает, что именно RGMB активирует меланоциты.

Для того, чтобы убедиться в этом окончательно, ученые истощили RGMB в среде, в которой культивировали нейроны, и проверили ее действие на меланоцитах. Такие меланоциты имели гораздо более короткие отростки, чем клетки, культивируемые в нормальной среде.

В завершении ученые выяснили, что белок RGMB активирует гены, участвующие в пигментации меланоцитов. Для этого они провели секвенирование РНК меланоцитов, на которые действовал белок, и контрольных. Также результаты РНК-секвенирования показали, что RGMB регулирует не только выработку меланина, но и его транспорт посредством образования меланосом — пузырьков, содержащих пигмент.

Результаты этого исследования могут быть полезны при разработке новых лекарств от нейрокожных заболеваний и меланомы. Однако прежде всего необходимо изучить множество других клеточных взаимодействий в коже человека.