До недавнего времени в биомедицине не существовало полного понимания механизмов, приводящих к поседению волос. Несмотря на широкое распространение этого явления, точные биологические причины оставались невыясненными. Было известно лишь, что седина появляется с разной частотой и в разном возрасте у разных людей. Однако то, какие процессы на клеточном уровне лежат в основе этой особенности, долгое время оставалось неизвестным.
Распространённые практики, такие как массаж кожи головы или мезотерапия, применялись с целью замедления процессов старения волосяных фолликулов. Тем не менее их эффективность в контексте предотвращения или обращения поседения не была подтверждена с научной точки зрения. Явные биологические причины, вызывающие утрату пигмента волосами, долгое время не поддавались точному объяснению.
На фоне значительных достижений науки и техники — таких как освоение космоса и глубоководные исследования — отсутствие ясности по столь распространённому физиологическому процессу вызывало определённые вопросы в научном сообществе. Только в последние годы появилась чёткая гипотеза, подтверждённая экспериментально, объясняющая, почему волосы теряют цвет.
В ходе исследований, проведённых специалистами Медицинской школы Нью-Йоркского университета, было выявлено ключевое звено этого процесса — так называемые стволовые клетки меланоцитов (McSC, melanocyte stem cells), расположенные в структуре волосяных фолликулов. Эти клетки обладают уникальной способностью к миграции внутри фолликула, перемещаясь между различными его зонами в ходе нормального цикла роста волоса.
Однако с возрастом часть McSC теряет способность к перемещению и остаётся в одной из областей фолликула. В таком «застрявшем» состоянии они теряют способность к дальнейшему дифференцированию, в частности — к превращению в меланоциты, ответственные за выработку пигмента. Это приводит к тому, что вновь растущие волосы лишаются окраски и приобретают серый или белый цвет.
Теоретически, если удастся восстановить подвижность этих клеток и вернуть их способность к перемещению между отделами фолликула, процесс поседения может быть обратим. Эти выводы были представлены в исследовании, опубликованном в журнале Nature.
Согласно новой модели, цвет волос зависит от того, получают ли клетки McSC сигналы, необходимые для перехода в зрелое состояние. Эти сигналы инициируют синтез меланина, который придаёт волосам их естественный оттенок. При отсутствии таких сигналов из-за потери пластичности клеток, волосы растут без пигментации.
В молодом организме McSC активно циркулируют между зонами волосяного фолликула, получая различные сигналы, включая белки WNT, которые способствуют их созреванию. Эти перемещения являются критически важными для поддержания способности клеток к пигментации.
По мере старения и многократных циклов роста и выпадения волос, всё больше McSC фиксируются в верхнем отделе фолликула — так называемой выпуклости, расположенной в области сальных желез. Там они остаются в неактивном состоянии, не подвергаясь воздействию нужных белковых сигналов и не возвращаясь в начальный отсек, где могли бы возобновить дифференцировку в меланоциты.
Один из авторов работы, научный сотрудник NYU Langone Health Ци Сун, отмечает в своей публикации:
Полученные результаты углубляют понимание функций стволовых клеток меланоцитов в регуляции цвета волос. Было установлено, что потеря их подвижности напрямую связана с развитием седины. Это открывает возможности для создания терапевтических решений, направленных на восстановление миграционной способности этих клеток.
В перспективе возможно создание препаратов, которые, при системном или локальном применении, смогут способствовать восстановлению активности McSC внутри фолликула.
Авторы исследования также отметили, что McSC обладают уникальной степенью пластичности, которая отсутствует у других типов клеток волосяного фолликула. Клетки, составляющие структуру волоса, мигрируют в одном направлении — от корня к поверхности — и не способны вернуться в исходное состояние, что делает невозможным их повторное превращение в меланоциты. Это объясняет, почему даже при продолжающемся росте волос, их окрашивание не восстанавливается.
В предыдущем исследовании, проведённом той же группой учёных, было показано, что сигналы белков WNT необходимы для созревания McSC и начала пигментации. Также было установлено, что концентрация этих сигналов в «выпуклости» волосяного фолликула в триллионы раз ниже, чем в области корня волоса, где активность WNT максимально способствует созреванию клеток.
В ходе лабораторных экспериментов исследователи применяли модель ускоренного старения, искусственно повреждая волосяные фолликулы у мышей путём механического удаления волос. Это привело к увеличению доли McSC, застрявших в выпуклости, с 15% до 49%. Клетки, утратившие способность к движению и не подвергавшиеся воздействию сигнальных белков, оказались неспособными к регенерации и дифференцировке, что вызвало массовое поседение шерсти у животных.
Напротив, другие стволовые клетки меланоцитов (McSC), которые продолжали перемещаться между выпуклой частью волосяного фолликула и корневой зоной, сохраняли способность к регенерации, дифференцировались в зрелые меланоциты и стабильно производили пигмент на протяжении двух лет наблюдений.
Из этого наблюдения следует важный вывод: выщипывание волос и эпиляция могут оказывать негативное влияние на их состояние. Эти процедуры приводят к старению волосяного фолликула, снижая количество функционально активных и способных к восстановлению McSC, которые обычно располагаются под сальными железами в области корня волоса.
В отличие от этого, обычная стрижка, не затрагивающая корень, оказывает гораздо меньшее влияние на жизнеспособность волосяного фолликула и замедляет процессы старения и депигментации.
Следует отметить, что более раннее исследование 2017 года давало противоположные выводы. Оно демонстрировало, что эпиляция может усиливать пигментацию новых волос: у лабораторных мышей волосы, появлявшиеся после эпиляции, были более интенсивно окрашены. У черных мышей волосы становились еще темнее, а у белых — более яркими. Однако частая и регулярная эпиляция, как показано в недавней работе, приводит к необратимому старению фолликула и ускоренному поседению.
Один из авторов недавнего исследования, профессор кафедры клеточной биологии Нью-Йоркского университета — Маюми Ито, отмечает:
Наши данные подтверждают: подвижность стволовых клеток меланоцитов и их способность к обратимой дифференцировке — это фундаментальные механизмы поддержания здоровья и окраса волос.
Исследовательская группа уже работает над способами восстановления подвижности McSC. Один из подходов включает физическое возвращение клеток в область корня волоса, где они снова смогут получать сигналы WNT, необходимые для повторного запуска синтеза пигмента.
Новые горизонты в биологии старения
На сегодняшний день эффективных методов возвращения естественного цвета поседевшим волосам не существует. Несмотря на достижения в области космических технологий, коммуникаций и физики частиц, биомедицинская наука пока бессильна перед этой формой возрастных изменений. Текущие вмешательства ограничиваются профилактикой: приёмом витаминов, улучшением микроциркуляции и поддержанием здоровья фолликула в процессе роста волос.
Тем не менее, результаты недавней работы открывают перспективу разработки методов, которые позволят не только замедлять, но и обращать процессы поседения. В перспективе возможно создание препаратов, восстанавливающих функцию McSC — как в виде наружных средств, так и системных решений.
Согласно глобальной статистике, от 6% до 23% людей старше 50 лет имеют более половины волос, утративших пигмент. И хотя это естественный процесс, он может оказывать выраженное психологическое воздействие, влияя на самооценку и восприятие внешности.
Более того, как подчеркивает профессор Ито, свойства пластичности McSC могут быть характерны и для других типов стволовых клеток. Это открывает новые возможности в понимании механизмов старения и поддержания тканевого гомеостаза. Изучение миграции и дифференциации стволовых клеток в различных физиологических и патологических условиях может привести к созданию новых терапевтических стратегий.
Исследование нью-йоркской команды — лишь часть глобального прогресса в области клеточной терапии. Уже сегодня стволовые клетки применяются в лечении заболеваний крови (лейкемия, лимфома, анемия), а также активно исследуются в контексте регенерации повреждённых тканей и даже возможности создания искусственных органов.
Уникальной особенностью стволовых клеток является их способность превращаться в широкий спектр специализированных клеток организма, что делает их универсальным инструментом в регенеративной медицине. Они присутствуют в костном мозге, крови, жировой ткани, а современные биотехнологии позволяют получать их в лабораторных условиях, создавая новые возможности для фундаментальных и прикладных исследований.
Несмотря на высокий потенциал, исследования с использованием стволовых клеток сопряжены с рядом этических и биомедицинских ограничений. Использование эмбриональных клеток вызывает дискуссии, а риски трансплантации клеток между людьми требуют дополнительного изучения. Однако при строгом контроле и соблюдении этических норм исследования в этой области считаются перспективным направлением для борьбы со старением и лечения ряда возраст-зависимых заболеваний.