Trængsel i huden:Stamceller fornemmer tæthed i nabolaget til at træffe beslutninger

Menneskets hud er et bemærkelsesværdigt organ, der tjener som en barriere, der beskytter os mod patogener, giftige stoffer og andre. Vores hud skal konstant fornyes gennem hele vores levetid samt ændre dens størrelse, så den passer perfekt og dækker kroppen. For at opfylde en så kompleks og dynamisk adfærd har hver celle i huden en specifik opgave afhængig af dens position. Forskere fra Max Planck Institute for Biology of Aging i Köln har nu vist, at celletæthed og trængsel spiller en afgørende rolle i at instruere enkeltstamcelles skæbnebeslutninger og bevægelse af differentierende celler opad i vævet. Dette sikrer, at alle celletyper er korrekt placeret i vævet.

Voksen hud epidermis er bygget af forskellige lag. Stamceller ligger i det nederste lag, hvor deres opgave er at producere nye celler, som derefter differentierer og bevæger sig opad i det mere specialiserede øvre lag. Denne differentieringsproces involverer permanente ændringer i cellens egenskaber, så de bedst passer til at tjene hudens barrierefunktion. Huden skal opretholde et afbalanceret antal stamceller og differentierede celler, da tab af korrekt balance ville resultere i afvigende vævsstruktur og derfor funktion. Hvordan denne indviklede balance opretholdes, forblev stort set ukendt indtil for nylig.

"I begyndelsen af ​​vores undersøgelse spurgte vi os selv, hvordan hudcellerne ved, hvor de er, og hvad de skal gøre", forklarer Yekaterina Miroshnikova, hovedforfatter af undersøgelsen og postdoc-forsker i Sara Wickströms laboratorium ved Max Planck Institute for Biology of Ageing. Forskerne analyserede embryonale musevæv og dyrkede stamceller og fandt en elegant mekanisme baseret på mekanisk vejledning.

Lokal stress fremkaldt af trængsel fører til differentiering

"Vi observerede, at deling af stamceller inducerede en lokal fortrængningseffekt til stamcellelaget, som deformerede cellerne i nærheden af ​​denne begivenhed. Spændende, denne kompression og deformation udløste differentieringen af ​​nabocellen", forklarer Miroshnikova. De overfyldte og sammenpressede celler ændrer deres egenskaber, fører til deres 'flugt' fra den lokale stress i bundlaget og opadgående bevægelse. "Det faktum, at celler fornemmer, hvad deres naboer laver og gør det stik modsatte, giver en meget effektiv og enkel måde at bevare vævsstørrelsen på, arkitektur og funktion", siger Miroshnikova.

Disse resultater viser for første gang, hvordan et komplekst væv som den menneskelige hud kan generere og vedligeholde sin struktur gennem meget simple principper for selvorganisering. I fremtiden, gruppen vil fortsætte med at bruge en kombination af beregningsmodellering og cellebiologi for at afdække, hvordan genetiske mutationer, der opstår under cancer, målretter mod stamcelleproliferation og mekanik til at forringe denne proces.