Облысение и глутамин

Клетки нашего организма постоянно подвергаются воздействию внешних факторов. В результате они изнашиваются и перестают нормально функционировать. Старые и поврежденные клетки разбираются на молекулы, а взамен им из стволовых клеток появляются новые. Стволовые клетки могут превращаться в клетки различных органов и тканей (специализированные клетки), благодаря чему возможно самообновление организма. По мере старения запас стволовых клеток истощается. По этой причине органы перестают хорошо работать. Например, если нарушена функция стволовых клеток волосяного фолликула, волосы перестают расти.

Группа ученых из Кельнского университета (Германия) решила исследовать механизм облысения. За время своей жизни стволовые клетки волосяных фолликулов проходят фазы покоя, роста и дегенерации. В состоянии покоя они находятся в эпидермисе в специальных нишах, которые покидают после активации. Активированные клетки дают начало клеткам-предшественникам, которые превращаются в специализированные клетки волосяного фолликула. После создания нового волоса часть клеток-предшественников возвращается в нишу, чтобы вновь войти в состояние покоя, которое будет длиться до нового цикла роста волос. Если этот цикл нарушен, то волосы не растут. Покоящиеся стволовые клетки извлекают энергию из глюкозы за счет гликолиза, поскольку в нишах мало кислорода.

Специализированные клетки для получения энергии задействуют окислительное фосфорилирование (дыхание), которое происходит в митохондриях. При этом в качестве источника углерода они могут использовать аминокислоту глутамин. Чтобы вернуться к покоящемуся состоянию, стволовые клетки должны переключить метаболизм с дыхания на гликолиз. Для этого им нужно подавить метаболизм глутамина. Таким метаболическим переключателем служит белок RICTOR (Rapamycin-Insensitive Companion of TOR) – участник сигнального пути mTOR (Mammalian Target of Rapamycinm TOR), регулирующего рост клеток в зависимости от количества аминокислот и питательных веществ. Стволовые клетки мышей, лишенные этого белка, не могли войти в состояние покоя, что замедляло регенерацию волосяного фолликула и приводило к облысению. Но когда этим животным ввели ингибитор глутаминазы (фермент распада глутамина), к стволовым клеткам вернулся покой. Так ученые показали, что, влияя на энергетический метаболизм стволовых клеток, можно повысить регенеративную способность тканей.
Результаты немецких ученых вселяют надежду, что в скором времени появится лекарство против облысения, содержащее ингибитор глутаминазы, которое можно будет просто наносить на кожу головы.

(Cell Metabolism, 2020, 32, 4, 629–642)