Stammzellverlust und Signalweg-Kollaps fördern Haaralterung

Forschende aus China führten neue genetische Analysen durch, um Störungen der Kopfhautalterung aufzudecken. Dabei zeigten sich ein Funktionsverlust der Stammzellen, gestörte Signalnetzwerke und neue Zielstrukturen gegen Haaralterung.

​Keratinozyten sind für die Keratinsynthese, die Ausbildung einer protektiven Barriere, den Schutz vor exogenen Noxen und Wasserverlust sowie für Wundheilung und kutane Immunantworten von zentraler Bedeutung. Das Forschungsteam fand eine Population mitotischer Zellen, die räumlich über die interfolikuläre Epidermis (IFE), die Bulge-Region bzw. äußere Wurzelscheide (ORS) und die Haarmatrix auf dem spatial-transkriptomischen Chip verteilt war. Eine weitergehende Unterteilung dieser Zellen ergab drei distinkte Subpopulationen: IFE‑mitotische Zellen, ORS‑mitotische Zellen und Matrix‑mitotische Zellen. Weitere Analysen bestätigten, dass sich diese Zellen in einem Übergangsstadium der Differenzierung befinden.

Kartierung zelltypspezifischer Veränderungen

​Fibroblasten spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulation des Haarzyklus, der Regeneration des Haarfollikels und der Reparatur von Gewebeschäden. Die Subpopulationenanalyse der humanen Kopfhautfibroblasten identifizierte Dermal-Papilla(DP)-Zellen und Dermal-Sheath(DS)-Zellen und zeigte signifikante Unterschiede in deren Genexpressionsprofil im Vergleich zu murinen Gegenstücken.

​Die integrierte bioinformatische Auswertung ermöglichte die Kartierung zelltypspezifischer Veränderungen und komplexer interzellulärer Kommunikationsnetzwerke, die mit frühen Alterungsprozessen assoziiert sind. Eine Analyse der Zelltypabundanz zeigte eine Abnahme zentraler Progenitorpopulationen, darunter ORS‑ und Bulge-Zellen, in der mittelalten Gruppe, während die Gene-Set-Enrichment-Analyse (GSEA) eine deutliche Zunahme von Gen-Signaturen der Seneszenz und der Apoptose über mehrere Zelltypen hinweg nachwies.

Abgeschwächte Signalwege bei Älteren

Die Studie offenbarte eine ausgeprägte Abschwächung der zellulären Kommunikation, insbesondere in denjenigen kritischen Signalwegen, die den Haarzyklus und die Aufrechterhaltung der Stammzellfunktion steuern. Essenzielle Signale wie BMP- und ncWNT-Signalgebung waren in der entscheidenden Interaktion zwischen DP-Zellen – den „Masterregulatoren“ des Haarwachstums – und den umgebenden Keratinozyten bei mittelalten Individuen signifikant vermindert. Gleichzeitig war Activator-Protein-1 (AP‑1), der für seine Rolle bei Zellstress, Seneszenz und transkriptioneller Reprogrammierung bekannt ist, in den Keratinozyten mittelalter Personen deutlich aktiviert. Seine nachgeschalteten Zielgene bilden ein komplexes regulatorisches Netzwerk, das Entzündungsprozesse und die Stammzellhomöostase beeinflusst.

​Zudem wurde gezeigt, dass das DCT‑Gen, ein Schlüsselfaktor der Melaninsynthese, in Melanozyten hochreguliert ist, was darauf hindeutet, dass eine chronische niedriggradige Entzündung zu einer hyperaktiven oder dysregulierten Melaninsynthese beitragen und damit altersassoziierte Pigmentveränderungen begünstigen kann.

Die Studie schließt eine Wissenslücke, indem sie eine hochaufgelöste, zellaufgelöste Karte der menschlichen Kopfhaut im frühen Alterungsprozess bereitstellt, und identifiziert mit der Überaktivierung des AP‑1‑zentrierten Netzwerks sowie dem Kollaps der BMP-/ncWNT-Signalgebung potenzielle molekulare Zielstrukturen für zukünftige pharmakologische Interventionen in der Haaralterung. (ins)