Identifikaci výklenku ovládání melanocyty diferenciace

Klíčová slova

• faktor kmenových buněk (SCF)
• pigmentace vlasů
• vlasu progenitorových buněk
• vlasový folikul kmenových buněk
• vlasy matrix
• KROX20

Melanocyty jsou pigment produkující buňky, které chrání pokožku epidermis před UV poškozením a dát barvu na vlasy., Dělat tak, melanocyty produkovat melanin, pigment, který má dvojí funkci: To absorbuje UV záření a tím chrání proti poškození DNA vyvolané UV zářením a působí jako antioxidant scavenger proti genotoxický reaktivní formy kyslíku (ROS) (Natarajan et al. 2014). Melanin je produkován zejména endosomal-odvozené organely zvané melanosomů, které, jakmile zralé, jsou převedeny do okolních epidermálních keratinocytů, vyvolávající kůže a pigmentace vlasů (Mort et al. 2015)., Pigmentace vlasů je v důsledku působení melanocyty mají bydliště na vlasy matrix přenos melanosomů do vlasu progenitorových buněk, což terminálně diferencovat za vzniku vysoce keratinizované a pigmentované struktury vlasů. Vlasové folikuly (HFs) střídají cykly růstu a degenerace po celou dobu života zvířete (Blanpain a Fuchs 2009). V epidermis myší jsou diferencované melanocyty HFS express c-Kit, receptor tyrosinkinázy pro faktor kmenových buněk (SCF) cytokin (Mort et al. 2015)., Předchozí studie identifikovány dvě odlišné populace melanocytů na základě exprese c-Kit: c-Kit+ melanocyty se nacházejí v vlasy matrix a c-Kit− melanocyty se nachází kolem boule oblasti, umístění HF a melanocytů kmenových buněk (Nishimura et al. 2002; Blanpain a Fuchs 2009). Udržování melanocytů HF závisí na kmenových buňkách melanocytů c-Kit− nepigmentovaných melanocytů umístěných v bouli HF (Nishimura et al. 2002). Specifické signály aktivují kmenové buňky melanocytů, aby migrovaly do vlasové matrice a diferencovaly se na buňky produkující melanin., Mezi nejlépe charakterizované signální dráhy ovládající melanocyty funkce, SCF/c-Kit signalizace aktivuje melanocyty předchůdce proliferace, migrace a diferenciace do pigment produkující buňky (Botchkareva et al. 2001). Myši s inaktivující mutací v c-Kit vykazovaly defekty barvy vlasů (Reith et al. 1990) a monoklonální protilátky blokující c-Kit blokují pigmentaci vlasů po dobu nejméně jednoho cyklu vlasů (Nishikawa et al. 1991; Botchkareva et al. 2001; Yoshida et al. 2001; Nishimura et al., 2002), podporující význam signalizační dráhy SCF/c-Kit pro proliferaci melanocytů, diferenciaci a pigmentaci vlasové šachty.

navzdory dobře charakterizované funkci signální dráhy SCF/c-Kit při regulaci diferenciace melanocytů zůstává buněčný zdroj SCF a výklenek podílející se na diferenciaci melanocytů a pigmentaci vlasů nepolapitelný. V tomto vydání genů & vývoj, Liao et al., (2017) zpráva identifikační potomstva vlasu předci vyjádření přepis genu Krox20 jako zdroj Scf potřebné pro melanocyty diferenciace a formování výklenku potřebné pro vlasy pigmentace (Obr. 1).

Zobrazit větší verzi:

• V tomto okně
• nové okno

• Stáhnout jako Snímku aplikace PowerPoint

Obrázek 1.

výklenek pro pigmentaci vlasových folikulů., Během zrání melanocytů migrují prekurzory melanocytů z jejich vybouleného výklenku kmenových buněk do prostoru pro matrici vlasů. V matrici prekurzory vlasové šachty (zeleně) vytvářejí výklenek pro diferenciaci melanocytů produkcí SCF (modře). Prekurzory melanocytů (ve žluté barvě) se aktivují SCF a diferencují se v horní části vlasové matrice vymezené linií Auberu. Diferencované melanocyty (žlutě s červeným obrysem) přenášejí své melanosomy na pigment prekurzorů vlasové šachty (zeleně)., Při příjmu melaninu se pigmentované prekurzory vlasové šachty (v hnědé) odlišují za vzniku pigmentované vlasové šachty. Narušením SCF výroby ve vlasu prekurzorů, vyšetřovatelé ukázala blokáda diferenciace melanocytů v matrici, což má za následek nedostatek pigmentace vlasu.

Liao et al., (2017) zjistili, že podmíněný knockout (cKO) vědecký výbor pro Potraviny (Scf fl/ONZP) v Krox20-odvozené buněčné linie pomocí konstitutivně exprimovaných CRE rekombinantní interferon pod kontrolou Krox20 promotor (Krox20CRE) způsobuje předčasné postnatální vlasy šedivění začíná v ∼2 mo. Jako Krox20 je vyjádřena v různých liniích v kůži, včetně Schwannových buněk a Hf keratinocytů (Gambardella et al. 2000), vyšetřovatelé použili různé CRE myši k odstranění Scf nezávisle v těchto různých liniích., Delece Scf ve Schwannových buňkách nebo melanocytech nemá žádný vliv na pigmentaci vlasů, což vylučuje, že zdroj SCF, který podporuje pigmentaci vlasů, pochází z těchto linií. Nicméně, zrušení Vvp pomocí K14Cre myši, která se zaměřuje na všechny keratinocyty v rané fázi epidermální rozvoj, vyvolává úplnou ztrátu pigmentace v první vlně HF morfogenezi, podporují představu, že Scf expresi v keratinocytech je potřebné k vyvolání pigmentace vlasů v non-cellular-autonomním způsobem.,

získat lepší vhled do toho, jaké specifické buněčné subpopulace v kůži epidermis jsou odpovědné za vlasy pigmentace, vyšetřovatelé provádí pečlivé časové analýzy Krox20 linie obrysu pomocí Krox20CRE/Rosa26-LacZ myši. Zjistili, že v postnatálním dni 0 (P0)/P2 označuje Krox20CRE horní část HF, což odpovídá infundibulu, který spojuje HF s interfolikulární epidermis., Později, během postnatálního vývoje kolem P12, Krox20CRE navíc označuje buňky vnějšího kořenového pláště (ORS) a buňky matrice a precortexu, které vedou k terminálně diferencované vlasové šachtě. Relativně pozdě výraz Krox20 během první vlny HF morfogeneze vysvětluje rozdíl v časové vzhled vlasů šedivění fenotyp mezi K14CRE Scf cKO myši, která začíná v první vlně vlasů formace, vzhledem k tomu, že začátek šedivění vlasů fenotyp se objevuje během druhé vlasy cyklu v Krox20CRE Scf cKO myši.,

pomocí SCF-GFP reportér myši v kombinaci s Krox20-CRE / Rosa26-LacZ lineage tracing, Liao et al. (2017) přesvědčivě ukázal, že Scf je vyjádřena ve vlasu buňky a ne v ORS buňky, silně naznačuje, že Krox20+-odvozené vlasu buňky jsou hlavním zdrojem Scf u dospělých myší a tvoří výklenek pro vlasy pigmentace., V souladu s touto představou, zvýšená exprese pomocí Scf K14-Scf transgenních myší—což vyjádřil membránu vázané Scf ve všech K14-vyjádření buněk, zahrnující bazální keratinocyty z interfolikulární epidermis a všechny horní a dolní ORS buněk, ale ne na vlasy matrix a vlasu buňky—nedokáže zachránit vlasy šedivění fenotyp v K14CRE a Krox20CRE Scf cKO myši.

k určení, zda delece Scf narušuje udržování melanocytů, migraci nebo diferenciaci, Liao et al. (2017) zkoumal přítomnost a diferenciaci melanocytů v HF v nepřítomnosti Scf., Dct, marker melanocytů, je zcela chybí v K14CRE/Scf cKO myši a silně snížena v Krox20CRE/Scf cKO myši v dolní HF, včetně vlasů matrix a vlasu, podporuje základní úlohy SCF v podpoře Dct výraz v melanocytech. U myší divokého typu c-Kit označuje jak zralé (horní matrice a vlasový hřídel), tak nezralé (dolní matrice) melanocyty., Zajímavé je, že v nepřítomnosti SCF ve všech epidermálních linií (K14CRE/Scf cKO), diferencované c-Kit+ melanocyty jsou zcela chybí v diferencované melanocyty prostoru, vzhledem k tomu, že nezralé c-Kit+ melanocyty prekurzory byly ovlivněny absencí Scf, prokazující, že Scf je nezbytné pro melanocyty terminální diferenciace, ale nemá žádné zásadní úlohu v podpoře přežití a migraci melanocytů z jejich prekurzorů boule výklenek na matrice transit-amplifying prostoru.,

Na závěr tato studie důkladně charakterizuje výklenek a zdroj Scf potřebný pro pigmentaci Hf a ukazuje, že buňky vlasové šachty jsou hlavním zdrojem Scf, který je vyžadován pro terminální diferenciaci melanocytů., Budoucí studie bude důležité podrobněji charakterizovat molekulární mechanismy, které regulují údržbu melanocytů kmenových buněk v rámci jejich boule výklenku a signály, které aktivují tyto buňky v každém kole vlasů cyklu a regulaci počáteční migrace a rozšíření prekurzorů melanocytů, než se dostanou na nově objevené vlasu výklenek, který podporuje jejich konečné zrání.

• © 2017 Zocco a Blanpain; Publikoval Cold Spring Harbor Laboratory Press