Neurociencia

La verdadera razón detrás de la piel de gallina.

Si alguna vez se ha preguntado por qué nos pone la piel de gallina, está en buena compañía, al igual que Charles Darwin, quien reflexionó sobre ellos en sus escritos sobre la evolución. La piel de gallina podría proteger a los animales con piel gruesa del frío, pero los humanos no parecemos beneficiarnos mucho de la reacción, entonces, ¿por qué se ha conservado durante la evolución todo este tiempo?

En un nuevo estudio, los científicos de la Universidad de Harvard descubrieron la razón: los tipos de células que causan la piel de gallina también son importantes para regular las células madre que regeneran el folículo piloso y el cabello.

Debajo de la piel, el músculo que se contrae para crear piel de gallina es necesario para unir la conexión del nervio simpático con las células madre del folículo piloso. El nervio simpático reacciona al frío al contraer el músculo y provocar la piel de gallina a corto plazo, y al impulsar la activación de las células madre del folículo piloso y el crecimiento de cabello nuevo a largo plazo.

Publicado en la revista Cell, estos hallazgos en ratones brindan a los investigadores una mejor comprensión de cómo interactúan los diferentes tipos de células para vincular la actividad de las células madre con los cambios en el entorno exterior.

«Siempre nos ha interesado comprender cómo los comportamientos de las células madre están regulados por estímulos externos», dijo Ya-Chieh Hsu, profesor asociado de Alvin y Esta Star de células madre y biología regenerativa, quien dirigió el estudio en colaboración con el profesor Sung-Jan Lin de la Universidad Nacional de Taiwán.

“La piel es un sistema fascinante: tiene múltiples células madre rodeadas de diversos tipos de células y se encuentra en la interfaz entre nuestro cuerpo y el mundo exterior. Por lo tanto, sus células madre podrían responder a una gran variedad de estímulos, desde el nicho, todo el cuerpo o incluso el entorno exterior”, explicó Hsu. «En este estudio, identificamos un nicho interesante de dos componentes que no solo regula las células madre en estado estacionario, sino que también modula el comportamiento de las células madre de acuerdo con los cambios de temperatura exterior».

En respuesta al resfriado, el músculo (rosa) en el folículo piloso se contrae, produciendo piel de gallina. Pero además, el nervio simpático (verde) libera neurotransmisores que se dirigen a las células madre del folículo piloso (azul), lo que hace que se activen y desarrollen nuevo cabello. Crédito: Shwartz, Gonzalez-Celeiro, Chen, et al./ Cell

Un sistema para regular el crecimiento del cabello.

Muchos órganos están formados por tres tipos de tejido: epitelio, mesénquima y nervio. En la piel, estos tres linajes están organizados en un arreglo especial. El nervio simpático, parte de nuestro sistema nervioso que controla la homeostasis del cuerpo y nuestras respuestas a los estímulos externos, se conecta con un pequeño músculo liso en el mesénquima. Este músculo liso a su vez se conecta a las células madre del folículo piloso, un tipo de célula madre epitelial crítica para regenerar el folículo piloso y reparar heridas.

La conexión entre el nervio simpático y el músculo es bien conocida, ya que son la base celular detrás de la piel de gallina: el frío provoca que las neuronas simpáticas envíen una señal nerviosa, y el músculo reacciona contrayéndose y haciendo que el cabello se ponga de punta.

Sin embargo, al examinar la piel con una resolución extremadamente alta mediante microscopía electrónica, los investigadores encontraron que el nervio simpático no solo se asociaba con el músculo, sino que también formaba una conexión directa con las células madre del folículo piloso. De hecho, las fibras nerviosas envuelven las células madre del folículo piloso como una cinta.

“Realmente pudimos ver a nivel de ultraestructura cómo interactúan el nervio y las células madre. Las neuronas tienden a regular las células excitables, como otras neuronas o músculos con sinapsis. Pero nos sorprendió descubrir que forman estructuras similares a las sinapsis con una célula madre epitelial, que no es un objetivo muy típico para las neuronas”, dijo Hsu.

Luego, los investigadores confirmaron que el nervio de hecho se dirigió a las células madre. El sistema nervioso simpático normalmente se activa a un nivel bajo constante para mantener la homeostasis del cuerpo, y los investigadores descubrieron que este bajo nivel de actividad nerviosa mantenía a las células madre en un estado preparado para la regeneración. Bajo frío prolongado, el nervio se activó a un nivel mucho más alto y se liberaron más neurotransmisores, lo que provocó que las células madre se activen rápidamente, regeneren el folículo piloso y desarrollen nuevo cabello.

Los investigadores también investigaron qué mantenía las conexiones nerviosas con las células madre del folículo piloso. Cuando retiraron el músculo conectado al folículo piloso, el nervio simpático se retrajo y se perdió la conexión nerviosa con las células madre del folículo piloso, lo que demuestra que el músculo era un soporte estructural necesario para unir el nervio simpático al folículo piloso.

Cómo se desarrolla el sistema

Además de estudiar el folículo piloso en su estado completamente formado, los investigadores investigaron cómo se desarrolla inicialmente el sistema: cómo los músculos y los nervios alcanzan el folículo piloso en primer lugar.

“Descubrimos que la señal proviene del propio folículo piloso en desarrollo. Secreta una proteína que regula la formación del músculo liso, que luego atrae el nervio simpático. Luego, en el adulto, la interacción gira, con el nervio y el músculo juntos regulando las células madre del folículo piloso para regenerar el nuevo folículo piloso. Está cerrando todo el círculo: el folículo piloso en desarrollo está estableciendo su propio nicho”, dijo Yulia Shwartz, becaria postdoctoral en el laboratorio de Hsu. Fue coautora del estudio, junto con Meryem Gonzalez-Celeiro, una estudiante graduada en el Laboratorio Hsu, y Chih-Lung Chen, un becario postdoctoral en el laboratorio Lin.

Respondiendo al medio ambiente

Con estos experimentos, los investigadores identificaron un sistema de dos componentes que regula las células madre del folículo piloso. El nervio es el componente de señalización que activa las células madre a través de neurotransmisores, mientras que el músculo es el componente estructural que permite que las fibras nerviosas se conecten directamente con las células madre del folículo piloso.

«Puede regular las células madre del folículo piloso de muchas maneras diferentes, y son modelos maravillosos para estudiar la regeneración de tejidos», dijo Shwartz.

“Esta reacción particular es útil para acoplar la regeneración de tejidos con cambios en el mundo exterior, como la temperatura. Es una respuesta de dos capas: la piel de gallina es una forma rápida de proporcionar algún tipo de alivio a corto plazo. Pero cuando dura el frío, esto se convierte en un mecanismo agradable para que las células madre sepan que tal vez es hora de regenerar la nueva capa de cabello».

En el futuro, los investigadores explorarán más a fondo cómo el entorno externo podría influir en las células madre de la piel, tanto en homeostasis como en situaciones de reparación como la curación de heridas.

“Vivimos en un entorno en constante cambio. Dado que la piel siempre está en contacto con el mundo exterior, nos da la oportunidad de estudiar qué mecanismos utilizan las células madre en nuestro cuerpo para integrar la producción de tejidos con las demandas cambiantes, que es esencial para que los organismos prosperen en este mundo dinámico», dijo Hsu.

Mayor información: Yulia Shwartz, Meryem Gonzalez-Celeiro, Chih-Lung Chen, et al. «Cell Types Promoting Goosebumps Form a Niche to Regulate Hair Follicle Stem Cells». Cell, Published: 16 July, 2020.

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