Haar und Alterung: Sind "feststeckende" Stammzellen schuldig?

Der Regenerationszyklus von Melanozyten-Stammzellen (McSCs) zu Melanozyten und wieder zurück kann Jahre dauern. Allerdings sterben McSCs früher als andere Zellen in der Umgebung wie z. B. Haarfollikel-Stammzellen. Dieser Unterschied kann erklären, warum Menschen ergrauen, aber immer noch Haare wachsen.

"Es wurde angenommen, dass Melanozyten-Stammzellen in einem undifferenzierten Zustand verbleiben, anstatt sich immer wieder zu differenzieren und zu entdifferenzieren", sagte die leitende Forscherin der Studie, Mayumi Ito, Professorin in den Abteilungen Dermatologie und Zellbiologie an der NYU Langone Health in New York City.

An diesem Prozess sind verschiedene Kompartimente im Haarfollikel beteiligt - im Keimbereich regenerieren sich die Stammzellen, im Follikelwulst bleiben sie stecken. Eine unterschiedliche Mikroumgebung an jedem Ort bestimmt, wie sie sich verändern. Diese "Chamäleon-artige" Eigenschaft hat die Forscher überrascht. Jetzt, da die Forscher herausgefunden haben, wie graues Haar entstehen kann, wird ein nächster Schritt darin bestehen, nach einer Möglichkeit zu suchen, diesen Vorgang zu stoppen.

Die Forschung wurde bisher an Mäusen durchgeführt, könnte aber auf den Menschen übertragen werden. "Da die Struktur des Haarfollikels bei Mäusen und Menschen ähnlich ist, spekulieren wir, dass auch menschliche Melanozyten diese Plastizität während der Haarregeneration zeigen könnten", so Ito.

Künftige Erkenntnisse könnten auch zu neuen Therapien führen. "Unsere Studie deutet darauf hin, dass die Verlagerung von Melanozyten an einen geeigneten Ort innerhalb des Haarfollikels dazu beitragen könnte, graue Haare zu verhindern", sagte Ito.

Angesichts der bekannten Auswirkungen von UVB-Strahlung auf Melanozyten wollten Ito und Kollegen herausfinden, welche Auswirkungen sie auf diesen Zyklus haben könnte. In der Studie setzten sie daher Haarfollikel von Mäusen UVB-Strahlung aus und stellten fest, dass diese den Prozess der Umwandlung von McSCs in farbproduzierende Melanozyten beschleunigt. Sie fanden heraus, dass sich diese McSCs regenerieren oder in undifferenzierte Stammzellen zurückverwandeln können, so dass die UVB-Strahlung den Prozess nicht unterbricht.

Gibt es einen Zusammenhang mit Melanomen?
 

Die Studie könnte auch Auswirkungen auf Melanome haben. Im Gegensatz zu anderen Tumoren können sich Melanozyten, die Krebs verursachen, selbst aus einer vollständig ausdifferenzierten, pigmentierten Form selbst erneuern, stellen die Forscher fest. Dies macht es schwieriger, Melanome zu beseitigen.

"Unsere Studie legt nahe, dass normale Melanozyten sehr plastisch sind und einen Differenzierungszustand umkehren können. Es ist bekannt, dass Melanomzellen sehr plastisch sind", so Ito. "Wir vermuten, dass diese Eigenschaft des Melanoms mit der hohen Plastizität der ursprünglichen Melanozyten zusammenhängen könnte."

Die Erkenntnis, dass Melanozyten-Stammzellen "plastischer sind, als man ihnen bisher vielleicht zugetraut hat... hat sicherlich Auswirkungen auf Melanome", stimmte Melissa Harris, PhD, außerordentliche Professorin am Department of Biology der University of Alabama, Birmingham, zu, als sie gebeten wurde, die Studie zu kommentieren.

Kleine Technologie, große Erkenntnisse?

Die fortschrittliche Technologie, die Ito und ihre Kollegen in der Studie einsetzten, umfasste 3D-Intravitalbildgebung und Einzelzell-RNA-Sequenzierung, um die Stammzellen fast in Echtzeit zu verfolgen, während sie alterten und sich in jedem Haarfollikel bewegten.

"Diese Arbeit verwendet eine schöne Mischung aus klassischen und modernen Techniken, um eine Frage zu beantworten, die viele auf dem Gebiet der Pigmentierungsbiologie schon lange vermutet haben. Nicht alle ruhenden Melanozyten-Stammzellen sind gleich", sagte Harris.

"Die einzige Frage, die in dieser Arbeit nicht beantwortet wird, ist die, wie man die Funktionsstörung der Melanozyten-Stammzellen, die im Haarwulst 'feststecken', rückgängig machen kann", fügte Harris hinzu. "Es gibt zahlreiche klinische Fallstudien beim Menschen, die eine medikamentös induzierte Repigmentierung der Haare zeigen, und vielleicht sind diese Fälle Beispiele dafür, dass dysfunktionale Melanozytenstammzellen wieder 'freigesetzt' werden.

„Sehr interessante" Ergebnisse

Die Studie und ihre Ergebnisse seien "aus mechanistischer und grundlagenwissenschaftlicher Sicht sehr interessant", sagte Dr. Anthony M. Rossi, Dermatologe am Memorial Sloan Kettering Cancer Center in New York City. Die Forschungsergebnisse bieten einen anderen Blick darauf, wie Melanozyten-Stammzellen den Haarschaft pigmentieren können, fügte Rossi hinzu. "Sie geben einen Einblick in das Verhalten von Stammzellen und wie sie wandern und ihren Zustand ändern können, was bisher nicht bekannt war.

Rossi gab zu bedenken, dass wahrscheinlich noch andere Mechanismen im Spiel sind. Er wies darauf hin, dass das Ergrauen der Haare auch nach einem plötzlichen Stressereignis auftreten kann, ebenso wie bei Vitamin-B12-Mangel, Schilddrüsenerkrankungen, Vitiligo-bedingter Autoimmunzerstörung, Neurofibromatose, tuberöser Sklerose und Alopecia areata.

Das "herausragende Konzept" in dieser Arbeit ist, dass die Melanozyten-Stammzellen gestrandet sind und nicht das richtige Signal von der Mikroumgebung erhalten, um sich zu vermehren und entsprechend zu wandern, um den Haarschaft mit Pigment zu versorgen, sagte Paradi Mirmirani, ein niedergelassener Dermatologe in Vallejo, Kalifornien.

Es könne schwierig sein, die richtigen Signale zu finden, um den Ergrauungsprozess umzukehren, fügte Mirmirani hinzu. "Aber der erste Schritt ist immer, den zugrunde liegenden Mechanismus zu verstehen. Es wäre interessant zu sehen, ob andere Faktoren wie Rauchen oder Stress die Melanozyten-Stammzellen auf dieselbe Weise beeinflussen."

Die Studie wurde durch Zuschüsse der National Institutes of Health und des US-Verteidigungsministeriums unterstützt.

Dieser Beitrag ist im Original erschienen auf Medscape.com und von Dr. Petra Kittner übersetzt worden.