Седые волосы могут быть отражением естественной защиты от риска рака

Ученые из Токийского университета выяснили, что пигментные стволовые клетки в волосяных фолликулах при генетическом стрессе стоят перед выбором: либо дифференцироваться и прекратить деление, что приводит к потере пигмента и поседению, либо, наоборот, сохранить способность к делению – путь, который может привести к формированию злокачественной опухоли.

На протяжении жизни клетки подвергаются постоянным атакам внешних и внутренних факторов, повреждающих ДНК. Известно, что такие повреждения лежат в основе старения и онкогенеза, однако точные механизмы, связывающие повреждения ДНК в стволовых клетках с долговременным состоянием тканей, до сих пор были мало изучены.

Меланоцитарные стволовые клетки (McSC) – это источник меланоцитов, клеток, вырабатывающих пигмент, придающий цвет волосам и коже. У млекопитающих они располагаются в области выпуклости волосяного фолликула и поддерживают циклическое восстановление окраски волос.

Работа, опубликованная в журнале Nature Cell Biology, использовала методы длительного наблюдения за клеточными линиями у живых мышей и анализ экспрессии генов, чтобы понять, как McSC реагируют на различные типы повреждений ДНК. Ученые обнаружили, что при двухцепочечных разрывах ДНК клетки активируют путь p53-p21, запускающий процесс "сенодифференцировки" – необратимого перехода клеток в дифференцированное состояние с последующей утратой, что и вызывает поседение.

Однако при воздействии канцерогенов, например 7,12-диметилбенз(а)антрацена или ультрафиолета B, McSC обходят эту защитную программу и продолжают делиться, несмотря на наличие повреждений. Этому способствует сигнальный путь, активируемый лигандом KIT, выделяемым клетками окружающей ниши и эпидермиса. Этот сигнал подавляет дифференцировку и способствует опухолевому перерождению клеток.

Таким образом, исследователи выявили молекулярные механизмы, определяющие, станет ли стволовая клетка источником поседения или основой для опухоли. Работа предлагает новую концепцию, объясняющую связь между старением тканей и раком, и подчеркивает важность естественного удаления поврежденных клеток – процесса, защищающего организм от онкогенеза.

В зависимости от типа повреждающего воздействия последствия для McSC различаются: рентгеновское излучение и другие цитотоксические факторы разрушают их способность к самообновлению, что вызывает поседение, тогда как канцерогенные агенты активируют путь KIT и метаболизм арахидоновой кислоты, создавая условия для появления клеток-предшественников меланомы и развития опухоли.