Седина против рака
Седеющие волосы могут означать, что в стволовых клетках волосяных луковиц работает противораковая защита.
Волос растёт за счёт стволовых клеток волосяной луковицы в коже. Часть этих стволовых клеток превращается в меланоциты – они синтезируют пигмент меланин, придавая цвет волосам. Стволовые клетки меланоцитов, как и любые другие стволовые клетки взрослого организма, поддерживают свою численность, при этом часть их отправляется по пути специализации, превращаясь в зрелые, дифференцированные меланоциты. Но у меланоцитных стволовых клеток, как у любых других, есть свой срок службы.
Они накапливают разнообразные дефекты, в том числе и повреждения в ДНК, и когда таких дефектов становится особенно много, клетки при участии своих соседей подавляют собственное деление и превращаются в зрелые меланоциты. Постепенно стволовых клеток становится всё меньше, соответственно, становится меньше меланоцитов, и волосы теряют цвет, то бишь седеют. Истощение меланоцитных стволовых клеток происходит как просто с течением времени, так и от разных неприятных факторов, в том числе от противораковой химиотерапии и от стресса.
Меланоцитные стволовые клетки могут повести себя иначе и стать злокачественными. Из них образуется меланома, одна из самых опасных опухолей, весьма склонная к метастазированию. Злокачественной клетку делают дефекты в ДНК, но эти дефекты, как было сказано, должны запустить систему безопасности и подавить клеточное деление. Сотрудники Токийского университета проследили за судьбой отдельных меланоцитных стволовых клеток в волосяных сумках мышей, воздействуя на них различными канцерогенами.
В статье в Nature Cell Biology говорится, что ионизирующая радиация, создающая двойные разрывы в ДНК, включала именно ту реакцию, о которой говорилось выше: клетки переставали делиться и стремительно превращались в зрелые меланоциты. Исследователи пишут, что дифференцировка клеток была сопряжена с сенилизацией – так называют особую форму клеточного старения, когда клетка отключает в себе клеточный цикл, запрещая себе делиться, но не погибает, как при апоптозе, а продолжает какое-то время жить со специфическими изменениями в молекулярных процессах. Сенилизацию называют одним из противораковых механизмов, и в случае меланоцитов она ведёт к истощению запаса клеток, которые окрашивают волос. Можно было бы сказать, что седина защищает от рака, но это будет не совсем точно: седина указывает на то, что в меланоцитных клетках работает противораковый механизм.
В то же время другие канцерогены, вроде ультрафиолета или диметилбензантрацена, на фоне тех же ДНК-разрывов действовали так, что клетки-предшественники меланоцитов продолжали делиться, волос сохранял свой цвет, но в перспективе у мышей возникала меланома. Когда ионизирующее излучение объединяли с ультрафиолетом или с диметилбензантраценом («меланомными» факторами), то волосы седели меньше – это выглядело так, как если бы ультрафиолет или диметилбензантрацен противодействовали механизму, который сенилизирует клетки. Либо волосы седели и вероятность опухоли оказывалась низкой, либо волосы не седели, и вероятность опухоли оказывалась высокой.
Дальнейшие эксперименты показали, что «меланомные» факторы стимулируют в клетках реакции метаболизма, подавляющие активность белка р53. Он и связанные с ним белки следят за накапливающимися дефектами в ДНК, и когда их становится уже не исправить, запускают программу самоуничтожения; соответственно, если р53 работает плохо, вероятность рака повышается. Кроме того, «меланомные» факторы так влияют на клетки, соседние с меланоцитными, что те побуждают меланоцитные клетки продолжать жить и делиться – что, с учётом накапливающихся мутаций, опять же приводит к меланоме.
То есть меланоцитные стволовые клетки по-разному реагируют на разные канцерогенные факторы, и эта разная реакция обусловлена, в том числе, другими клетками, среди которых работают меланоцитные стволовые. Дело не столько в конкретных злокачественных мутациях, сколько в том, что разные факторы могут иными способами повлиять на судьбу клеток. Двуцепочечные разрывы в ДНК могут запустить клеточную сенилизацию с дифференцировкой, и тогда всё обойдётся, но те же разрывы могут обернуться меланомой, если программа сенилизации каким-то образом будет отключена. Ну, а насколько эти новые данные пригодятся в смысле лечения и профилактики меланом, покажут дальнейшие исследования.
