Вчені спростували класичну теорію росту волосся: Клітинний танець по спіралі: наші цибулини працюють як крихітні гвинтові конвеєри

Донедавна процес росту волосся здавався науці чимось схожим на видавлювання зубної пасти з тюбика. Вважалося, що в самому низу волосяної цибулини (матриксі) клітини шалено діляться і просто виштовхують волосяний стрижень вгору. Проте масштабне дослідження міжнародної групи вчених, опубліковане в науковому журналі Nature Communications, перевернуло це уявлення.

Використовуючи надсучасну тривимірну (3D) живі зйомку та закони гідродинаміки, дослідники довели: волосяний фолікул працює не як поршень, а як складний тяговий двигун.

Спіральний конвеєр під мікроскопом

Вивчати людське волосся в режимі реального часу неймовірно важко. Більшість наших знань базувалася на дослідженнях гризунів, але людські фолікули мають свої унікальні особливості. Автори нової роботи змогли підтримати життєдіяльність ізольованих людських волосяних цибулин у спеціальних прозорих утримувачах і знімали їх кожні 30 хвилин за допомогою багатофотонного мікроскопа.

Завдяки цьому вчені вперше побудували глобальну карту руху клітин. Результати виявилися дивовижними:

• Внутрішні шари (корінь та майбутній стрижень волосся) дійсно стрімко рухаються вгору, причому внутрішня коренева піхва «біжить» швидше за сам стрижень.

• Зовнішня коренева піхва (ORS), яка вважалася статичною стінкою, насправді рухається вниз за складною спіральною траєкторією, наче гвинт, і закручується всередину цибулини.

«Ми побачили, що клітини зовнішнього шару здійснюють гвинтоподібний рух навколо осі росту волосся, який стає дедалі вертикальнішим у нижній частині цибулини. Це нагадує роботу біологічного гвинтового конвеєра», — зазначають дослідники.

Експеримент, який зламав стару теорію

Щоб перевірити, чи дійсно тиск від поділу клітин у корені є головним рушієм росту, вчені провели два радикальні експерименти, які дали сенсаційні результати.

• Експеримент 1: Волосся росте без кореня. Науковці хірургічним шляхом повністю відрізали нижню частину цибулини (матрикс), де відбувається той самий поділ клітин. Логіка старої теорії казала: ріст має зупинитися. Але «обезголовлений» фолікул продовжував виштовхувати волосяне волокно вгору ще протягом 24 годин!

• Експеримент 2: Блокування розмноження клітин. Вчені ввели препарат колцемід, який повністю зупинив поділ клітин у матриксі. Швидкість росту волосся при цьому знизилася лише на 24%. Воно продовжувало рухатися вгору, просто щільність клітин усередині цибулини зменшилася.

Це стало беззаперечним доказом: поділ клітин знизу — це лише «паливо» для створення будівельного матеріалу, але не головна механічна сила, яка рухає волосся.

Сила актину: фолікул, який тягне сам себе

То що ж штовхає волосся вгору, якщо не матрикс? Тут на допомогу прийшло комп'ютерне моделювання фізики рідин (рівняння Нав'є-Стокса). Вчені спробували змоделювати рух клітин як течію густої в'язкої рідини в замкненому просторі.

Модель із фіксованими стінками категорично відмовлялася відтворювати реальні швидкості, які фіксував мікроскоп. Математично все зійшлося лише тоді, коли в модель заклали активну рухому силу на межі шарів, яка тягне тканини вгору зі швидкістю близько 6,75 мікрона на годину.

Біохімічним спонсором цієї сили виявився актин — білок, який відповідає за скорочення та міграцію клітин. Коли вчені обробили фолікули латрункуліном Б (речовиною, що руйнує актиновий скелет клітин), швидкість росту волосся впала на 80%.

Як працює механізм росту?

• Зовнішній шар (ORS) міцно тримається за нерухому сполучну тканину шкіри.

• Клітини цього шару, використовуючи актинові волокна, починають активно «крокувати» і ковзати вниз.

• Оскільки дія відбувається у замкненому та дуже щільному просторі, цей зворотний рух зовнішнього шару створює силу зсуву. Вона діє на сусідній (компаньйонний) шар як ліфт, захоплює внутрішні структури фолікула та буквально витягує волокно волосся вгору.

Розуміння того, що волосся росте завдяки механічній тязі, заснованій на актині та гвинтовому русі клітин, відкриває нові горизонти для медицини. Сучасні трихологічні препарати переважно націлені на стимуляцію поділу клітин або покращення кровообігу.

Це відкриття дозволяє розробляти принципово нові методи лікування алопеції (облисіння) та стимуляції росту волосся через вплив на біомеханіку фолікула — наприклад, шляхом активації актинових кінетичних механізмів, які змушують цей мікроскопічний «конвеєр» працювати на повну потужність.