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Gli scienziati di Harvard scoprono la ragione reale dietro i goosebumps

Se vi siete domandato mai perché otteniamo i goosebumps, siete nella buona società -- così ha fatto Charles Darwin, che ha meditato circa loro nelle sue scritture su evoluzione. Goosebumps potrebbe proteggere gli animali con pelliccia spessa dal freddo, ma esseri umani non sembriamo trarre giovamento dalla reazione molto -- così perché è stata conservata durante l'evoluzione tutto questo volta?

In un nuovo studio, gli scienziati di Harvard University hanno scoperto la ragione: i tipi delle cellule che causano i goosebumps sono egualmente importanti per la regolamentazione delle cellule staminali che rigenerano il follicolo pilifero ed i capelli. Al di sotto dell'interfaccia, il muscolo che si contrae per creare i goosebumps è necessario da gettare un ponte sulla connessione del nervo comprensiva alle cellule staminali del follicolo pilifero. Il nervo comprensivo reagisce al freddo contraendo il muscolo e causando i goosebumps a breve termine e determinando l'attivazione della cellula staminale del follicolo pilifero e la nuova crescita dei capelli nel lungo termine.

Pubblicato nella cella del giornale, questi risultati in mouse danno a ricercatori una migliore comprensione di come i tipi differenti delle cellule interagiscono per collegare l'attività della cellula staminale con i cambiamenti nell'ambiente esterno.

“Siamo stati interessati sempre a capire come i comportamenti della cellula staminale sono regolamentati dagli stimoli esterni. L'interfaccia è un sistema affascinante: fa circondare le cellule staminali multiple dai diversi tipi delle cellule ed è situata all'interfaccia fra il nostro organismo ed il mondo esterno. Di conseguenza, le sue cellule staminali potrebbero potenzialmente rispondere ad una diversa schiera degli stimoli -- dal posto adatto, dal corpo intero, o persino dall'ambiente esterno,„ ha detto Ya-Chieh Hsu, il professore associato della stella di Esta e di Alvin della cellula staminale e della biologia a ricupero, che piombo lo studio in collaborazione con il professor Cantare-Gennaio Lin della National Taiwan University. “In questo studio, identifichiamo un posto adatto interessante della doppio-componente che non solo regolamenta le cellule staminali nell'ambito dello stato di stabilità, ma egualmente modula i comportamenti della cellula staminale secondo i mutamenti di temperatura fuori.„

Un sistema per crescita di regolamentazione dei capelli

Molti organi sono fatti di tre tipi di tessuti: epitelio, mesenchyme e nervo. Nell'interfaccia, questi tre stirpi sono organizzati in una disposizione speciale. Il nervo comprensivo, parte del nostro sistema nervoso che gestisce l'omeostasi dell'organismo e le nostre risposte agli stimoli esterni, connette con un muscolo liscio minuscolo nel mesenchyme. Questo muscolo liscio a sua volta connette alle cellule staminali del follicolo pilifero, un tipo di cellula staminale epiteliale critico per la rigenerazione del follicolo pilifero come pure la riparazione delle ferite.

La connessione fra il nervo comprensivo ed il muscolo è stata ben nota, poiché sono la base cellulare dietro i goosebumps: il freddo avvia i neuroni comprensivi per inviare un segnale del nervo ed il muscolo reagisce contraendo ed inducendo i capelli a stare sull'estremità. Tuttavia quando esamina l'interfaccia sotto estremamente di alta risoluzione facendo uso della microscopia elettronica, i ricercatori hanno trovato che il nervo comprensivo non solo connesso con il muscolo, ma anche formato un collegamento diretto alle cellule staminali del follicolo pilifero. Infatti, le fibre nervose hanno avvolto le cellule staminali del follicolo pilifero come un nastro.

Potremmo realmente vedere ad un livello dell'ultrastruttura come il nervo e la cellula staminale interattivi. I neuroni tendono a regolamentare le celle eccitabili, come gli altri neuroni o muscolo con le sinapsi. Ma siamo stati sorpresi trovare che formano le simili strutture del tipo di sinapsi con una cellula staminale epiteliale, che non è un obiettivo molto tipico per i neuroni.„

Ya-Chieh Hsu, il Alvin e Esta Star il professore associato della cellula staminale e della biologia a ricupero, Harvard University

Dopo, i ricercatori hanno confermato che il nervo effettivamente ha mirato alle cellule staminali. Il sistema nervoso simpatico è attivato normalmente ad una costante a basso livello per mantenere l'omeostasi dell'organismo ed i ricercatori hanno trovato che questo a basso livello di attività del nervo ha mantenuto le cellule staminali in uno stato sospeso pronto per rigenerazione. Nell'ambito del freddo prolungato, il nervo è stato attivato molto ad un di più alto livello e più neurotrasmettitori sono stati rilasciati, inducenti le cellule staminali per attivare rapidamente, rigenerare il follicolo pilifero e per coltivare i nuovi capelli.

I ricercatori egualmente hanno studiato che cosa ha mantenuto le connessioni di nervo alle cellule staminali del follicolo pilifero. Quando hanno eliminato il muscolo connesso al follicolo pilifero, il nervo comprensivo ha ritirato e la connessione di nervo alle cellule staminali del follicolo pilifero è stata persa, indicante che il muscolo era un supporto strutturale necessario per gettare un ponte sul nervo comprensivo al follicolo pilifero.

Come il sistema si sviluppa

Oltre a studiare il follicolo pilifero nel suo stato completamente formato, i ricercatori esaminatori come il sistema inizialmente si sviluppa -- come il muscolo ed il nervo raggiungono il follicolo pilifero in primo luogo.

“Abbiamo scoperto che il segnale viene dal follicolo pilifero di sviluppo stesso. Secerne una proteina che regolamenta la formazione del muscolo liscio, che poi attira il nervo comprensivo. Poi nell'adulto, l'interazione gira intorno, con il nervo ed il muscolo che regolamentano insieme le cellule staminali del follicolo pilifero per rigenerare il nuovo follicolo pilifero. Sta chiudendo l'intero cerchio -- il follicolo pilifero di sviluppo sta stabilendo il suo proprio posto adatto,„ ha detto Yulia Shwartz, un collega postdottorale nel laboratorio di Hsu. Era un co-primo autore dello studio, con Meryem Gonzalez-Celeiro, un dottorando nel laboratorio di Hsu e Chih-Polmone Chen, un collega postdottorale nel laboratorio di Lin.

Rispondendo all'ambiente

Con questi esperimenti, i ricercatori hanno identificato un sistema a due componenti che regolamenta le cellule staminali del follicolo pilifero. Il nervo è la componente di segnalazione che attiva le cellule staminali attraverso i neurotrasmettitori, mentre il muscolo è la componente strutturale che permette che le fibre nervose direttamente connettano con le cellule staminali del follicolo pilifero.

“Potete regolamentare le cellule staminali del follicolo pilifero in tanti modi diversi e sono modelli meravigliosi per studiare la rigenerazione del tessuto,„ Shwartz ha detto. “Questa reazione particolare è utile per rigenerazione di coppia del tessuto con i cambiamenti nel mondo esterno, quale la temperatura. È una risposta del due-livello: i goosebumps sono un modo rapido fornire un certo ordinamento di sollievo a breve termine. Ma quando il freddo dura, questo si trasforma in in un meccanismo piacevole affinchè le cellule staminali sappia che è forse tempo di rigenerare il nuovo cappotto dei capelli.„

In futuro, i ricercatori più ulteriormente esploreranno come l'ambiente esterno potrebbe influenzare le cellule staminali nell'interfaccia, sia nell'ambito di omeostasi che nelle situazioni della riparazione come guarigione della ferita.

“Viviamo in costantemente in corso d'evoluzione. Poiché l'interfaccia è sempre in contatto con il mondo esterno, ci dà una probabilità studiare che meccanismi cellule staminali nel nostro organismo usano per integrare la produzione del tessuto con le esigenze mutevoli, che è essenziale affinchè gli organismi prosperi in questo mondo dinamico,„ Hsu ha detto.

Source:
Journal reference:

Shwartz, Y., et al. (2020) Cell Types Promoting Goosebumps Form a Niche to Regulate Hair Follicle Stem Cells. Cell. doi.org/10.1016/j.cell.2020.06.031.