¿Por qué se vuelve gris el cabello? La investigación descubre el papel de las células madre "atrapadas"

Un estudio de investigadores de la Escuela de Medicina Grossman de NYU revela que las células madre de los melanocitos (McSC) son esenciales para el mantenimiento del color del cabello, pero pierden su capacidad de moverse entre los compartimentos de crecimiento en los folículos pilosos a medida que las personas envejecen. Esta pérdida de movilidad resulta en cabello canoso. Las McSC son plásticas, lo que significa que continuamente cambian entre los niveles de madurez y los compartimentos dentro de los folículos pilosos. Sin embargo, a medida que el cabello envejece y vuelve a crecer repetidamente, más McSC quedan atrapadas en la protuberancia del folículo piloso y no pueden madurar en células productoras de pigmento. Los investigadores creen que restaurar la movilidad de las McSC o devolverlas a su compartimento germinal podría potencialmente revertir o prevenir el cabello canoso en humanos.

Un estudio de investigadores de la Escuela de Medicina Grossman de NYU encontró que las células madre de los melanocitos (McSC) pierden su capacidad de moverse entre los compartimentos de los folículos pilosos a medida que las personas envejecen, lo que lleva al cabello canoso. Restaurar la movilidad de las McSC o devolverlas a su compartimento germinal podría potencialmente revertir o prevenir el cabello canoso en humanos.

Ciertas células madre tienen la habilidad única de moverse entre los compartimentos de crecimiento en los folículos pilosos, pero quedan atrapadas a medida que las personas envejecen y pierden su capacidad de madurar y mantener el color del cabello, según un nuevo estudio.

Bajo la dirección de investigadores de la Escuela de Medicina Grossman de NYU, el nuevo trabajo se centró en células de la piel de ratones y humanos llamadas células madre de los melanocitos, o McSC. El color del cabello es controlado por si las piscinas no funcionales pero continuamente multiplicantes de McSC dentro de los folículos pilosos reciben la señal de convertirse en células maduras que hacen las proteínas de pigmento responsables del color.

Publicado en la revista Nature el 19 de abril, el nuevo estudio mostró que las McSC son notablemente plásticas. Esto significa que durante el crecimiento normal del cabello, dichas células se mueven hacia adelante y hacia atrás en el eje de madurez a medida que transitan entre los compartimentos del folículo piloso en desarrollo. Es dentro de estos compartimentos donde las McSC están expuestas a diferentes niveles de señales proteicas que influyen en la madurez.

Específicamente, el equipo de investigación encontró que las McSC se transforman entre su estado de célula madre más primitivo y la siguiente etapa de su madurez, el estado de amplificación del tránsito, y que esto depende de su ubicación.

Las células madre de coloración capilar (a la izquierda, en rosa) necesitan estar en el compartimento germinal del cabello para activarse (a la derecha) y desarrollarse en pigmento. Crédito: Cortesía de Springer-Nature Publishing o la revista Nature

Los investigadores encontraron que a medida que el cabello envejece, se cae y luego vuelve a crecer repetidamente, un número creciente de McSC queda atrapada en el compartimento de células madre llamado la protuberancia del folículo piloso. Allí, permanecen sin madurar en el estado de amplificación del tránsito y no regresan a su ubicación original en el compartimento germinal, donde las proteínas WNT los habrían incentivado a regenerarse en células de pigmento.

"Nuestro estudio contribuye a nuestra comprensión básica de cómo funcionan las células madre de los melanocitos para dar color al cabello", dijo Qi Sun, PhD, líder de la investigación y becario postdoctoral en NYU Langone Health. "Los nuevos mecanismos plantean la posibilidad de que la misma posición fija de las células madre de los melanocitos pueda existir en humanos. Si es así, presenta una posible vía para revertir o prevenir el cabello canoso en humanos al ayudar a las células atrapadas a moverse nuevamente entre los compartimentos del folículo piloso en desarrollo."

Los investigadores dicen que la plasticidad de las McSC no está presente en otras células madre autorregenerativas, como las que componen el propio folículo piloso, que se sabe que se mueven en una sola dirección a lo largo de una línea de tiempo establecida a medida que maduran. Por ejemplo, las células del folículo piloso en amplificación de tránsito nunca vuelven a su estado original de célula madre. Según Sun, esto ayuda a explicar en parte por qué el cabello puede seguir creciendo incluso mientras su pigmentación falla.

Trabajos anteriores del mismo equipo de investigación en NYU mostraron que la señalización WNT era necesaria para estimular a las McSC a madurar y producir pigmento. Ese estudio también había demostrado que las McSC estaban expuestas a señales de señalización WNT muchas trillones de veces menos en la protuberancia del folículo piloso que en el compartimento germinal del cabello, que está situado directamente debajo de la protuberancia.

En los experimentos más recientes en ratones cuyo cabello fue envejecido físicamente mediante arranque y regeneración forzada, el número de folículos pilosos con McSC atascadas en la protuberancia del folículo piloso aumentó del 15% antes del arranque al casi la mitad después del envejecimiento forzado. Estas células permanecieron incapaces de regenerarse o madurar en melanocitos productores de pigmento.

Por el contrario, otras McSC que continuaron moviéndose hacia adelante y hacia atrás entre la protuberancia del folículo piloso y el compartimento germinal del cabello mantuvieron su capacidad de regenerarse como McSC, madurar en melanocitos y producir pigmento durante todo el período de estudio de dos años.

“It is the loss of chameleon-like function in melanocyte stem cells that may be responsible for graying and loss of hair color,” said study senior investigator Mayumi Ito, PhD, a professor in the Ronald O. Perelman Department of Dermatology and the Department of Cell Biology at NYU Langone Health.

“These findings suggest that melanocyte stem cell motility and reversible differentiation are key to keeping hair healthy and colored,” said Ito, who is also a professor in the Department of Cell Biology at NYU Langone.

Ito says the team has plans to investigate means of restoring motility of McSCs or of physically moving them back to their germ compartment, where they can produce pigment.

For the study, researchers used recent 3D-intravital-imaging and scRNA-seq techniques to track cells in almost real time as they aged and moved within each hair follicle.