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miércoles, 24 de diciembre de 2014

Consiguen regenerar pelo modificando células del sistema inmune

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/12285/consiguen-regenerar-pelo-modificando-celulas-del-sistema-inmune/


Investigar si es posible recuperar el cabello parece tarea exclusiva del ámbito de la estética, pero no lo es. El hallazgo que publica ahora un grupo del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), en España, desvela claves para hacer crecer el pelo, pero además aporta nuevo conocimiento sobre un problema más amplio: cómo se regeneran los tejidos en el organismo adulto, y en especial la piel.


Lo que han descubierto es una conexión inesperada entre el sistema de defensa del cuerpo y la regeneración de la piel. Según revelan los autores en el trabajo, publicado en PLOS Biology, las células del sistema inmune llamadas macrófagos –responsables por ejemplo de devorar posibles patógenos–, son además las encargadas de activar el crecimiento de las células madre de la piel.


Estas células madre permiten la regeneración del pelo y también originan, cuando tienen fallos, el cáncer de células escamosas. Descubrir que los macrófagos las activan puede ser relevante no solo de cara a terapias contra la pérdida del cabello, sino para la investigación oncológica.



Los autores del trabajo son Mirna Pérez-Moreno y Donatello Castellana, del grupo de Biología Celular Epitelial del Programa Fundación BBVA-CNIO de Biología Celular del Cáncer, en colaboración con Ralf Paus, de las universidades de Manchester y Münster.



“Hemos descubierto que los macrófagos, unas células cuya función principal se ha atribuido a la defensa de infecciones y reparación de heridas, participan en el proceso de regeneración del pelo”, explica Pérez-Moreno. “Incluso hemos logrado inducir el crecimiento del pelo. Es la primera evidencia que se tiene del papel de los macrófagos en el crecimiento cíclico del pelo”.



Los investigadores no investigaron porque sí la relación entre los macrófagos y el pelo. El trabajo, iniciado hace más de cuatro años, parte de una observación de Pérez-Moreno mientras analizaba otro problema. Los ratones con los que trabajaba entonces recibían un tratamiento con antiinflamatorios, que tuvo como inesperado efecto secundario la reactivación del crecimiento del pelo.



Convencida de que la explicación debía estar en el sistema inmune –la inflamación es una respuesta defensiva del organismo–, Pérez-Moreno empezó a experimentar con los distintos tipos de células responsables de la defensa del organismo.



Imagen tridimensional de la piel que muestra a los folículos pilosos (azules) rodeados por cúmulos de macrófagos residentes de tejido (rojo). La comunicación molecular entre los macrófagos y las células madre del folículo piloso regula la iniciación del crecimiento de los folículos. 






Detectaron entonces un fenómeno curioso: en una fase concreta del crecimiento cíclico –normal– del pelo, una parte de los macrófagos muere –por el proceso de muerte celular autoinducida conocido como apoptosis–, y es entonces cuando el pelo empieza a crecer de nuevo. Es decir, la muerte de una parte de los macrófagos parece ser la señal que empuja al folículo piloso a entrar en la siguiente etapa del ciclo.



Los investigadores desvelaron también cómo transmiten los macrófagos esa señal. Lo explica Pérez-Moreno: “La muerte de una parte de los macrófagos estimula a los que quedan vivos para que secreten factores que activan las células madre de la piel, y promueven así el crecimiento del pelo”.



Entre estos factores que secretan los macrófagos destacan unas proteínas llamadas Wnt. La confirmación de que los macrófagos son los responsables de la producción de estas proteínas es otro de los aspectos novedosos del trabajo.



Los investigadores demostraron todo lo anterior reproduciendo artificialmente el proceso natural. Para ello utilizaron un fármaco inhibidor de Wnt, y al hacerlo retrasaron, como esperaban, el crecimiento del pelo.



Aunque este trabajo ha sido realizado enteramente en ratones, los investigadores creen que su hallazgo “debería facilitar el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas” para el tratamiento del crecimiento del cabello en humanos.




La posibilidad de atacar un tipo de célula para afectar a otra puede tener aplicaciones más amplias que el “solo” crecimiento del pelo. Además, el empleo de liposomas como vehículo de medicamentos a tipos de células específicos es una vía en experimentación muy prometedora en varias patologías, señala Donatello Castellana.



También consideran importantes las implicaciones para la investigación en cáncer: “Las células madre de la piel se han identificado como las células que dan origen al cáncer de células escamosas, uno de los tumores más frecuentes en el mundo”, señala Pérez-Moreno. “Nuestro trabajo ha identificado que los macrófagos contribuyen a regular la proliferación controlada de las células madre a través de la vía Wnt; quizás haya tumores relacionados con un desajuste en los macrófagos que secretan Wnt”.



Desde una perspectiva más básica, el resultado se encuadra en el esfuerzo de entender cómo se regeneran los tejidos adultos, sobre todo la piel. Y aquí lo importante es el nuevo gran papel que desempeñan los macrófagos.



“La piel está formada por distintas estructuras, entre ellas los folículos, que forman el pelo y se regeneran a lo largo de nuestra vida gracias a la presencia de células madre”, explican los investigadores. “Se conocen ya muchas de las propiedades regenerativas de estas células, y uno de los mayores logros ha sido su multiplicación en cultivo para hacer trasplantes y generar de nuevo el pelo. Pero uno de los retos actuales es promover el crecimiento de las células madre sin necesidad de hacer trasplantes, modificando el ambiente que las rodea”.



Ahora se sabe que los macrófagos están entre las células esenciales en el diálogo bioquímico que se produce en el ambiente que rodea a las células madre.



“Nuestro estudio subraya la importancia de los macrófagos como moduladores del proceso de regeneración de los tejidos y remodelación de los órganos, mucho más allá de su función como fagocitos [células del sistema inmune]”, escriben los autores en PLoS Biology.



Entre los próximos objetivos de los investigadores está el estudiar este proceso en humanos. También, profundizar en qué clase de macrófagos es la que activa las células madre de la piel.



Como explica Pérez-Moreno, “los macrófagos son una población celular muy diversa. Hace menos de diez años que se ha descubierto que provienen no solo de la médula ósea, sino también del saco vitelino desde la gestación, y que incluso hay otros macrófagos que se reproducen en los mismos tejidos. Actualmente se desconocen los orígenes de parte de los macrófagos que residen en la piel”. 


CNIO researchers activate hair growth by modifying immune cells

Fuente: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-12/cndi-cra121914.php




How to restore hair loss is a task not undertaken exclusively by beauty practitioners. The discovery, now published by a group from the Spanish National Cancer Research Centre (CNIO), reveals a novel angle to spur hair follicle growth. This also adds new knowledge to a broader problem: how to regenerate tissues in an adult organism, especially the skin.



This is a skin whole mount section showing hair follicles (blue) surrounded by clusters of skin resident macrophages (red). The molecular communication between macrophages and hair follicle stem cells regulates the initiation of hair follicle growth.






The group has discovered an unexpected connection--a link between the body's defense system and skin regeneration. According to the authors of the study published in PLOS Biology, cells from the immune system called macrophages-- those in charge of devouring invading pathogens, for example--are also responsible for activating skin stem cells and induce hair growth.


The regenerative ability of stem cells allows skin replenishment during a lifetime. But different factors can reduce their regenerative properties or promote their uncontrolled growth. When things go wrong, this can lead to aging and disease, including skin carcinomas. The discovery that macrophages activate skin stem cells may also have further implications beyond the possibility to develop therapeutic approaches for hair loss, but may also be relevant for cancer research.


The authors of the study are Mirna Perez-Moreno and Donatello Castellana, from the Epithelial Cell Biology Group of the BBVA Foundation-CNIO Cancer Cell Biology Programme, along with Ralf Paus, a hair immunobiology expert from the University of Manchester and Münster.


"We have discovered that macrophages, cells whose main function is traditionally attributed to fight infections and wound repair, are also involved in the activation of hair follicle stem cells in non inflamed skin," says Perez-Moreno.




The researchers did not investigate the relationship between macrophages and hair for fun. This work emerged more than four years ago from an observation made by Perez-Moreno while working on another research project. The mice she had been working with at that time received anti-inflammatory drugs, a treatment that also reactivated hair growth. Convinced that the explanation could reside in the existence of close communication between stem cells and immune cells --the Perez-Moreno's lab began to experiment with the different types of cells involved in the body´s defense system.


After years of investigation, they discovered that when stem cells are dormant, a fraction of macrophages die, due to a process known as apoptosis. This stimulated the secretion of factors from dying and living macrophages, which in turn activated stem cells, and that is when hairs began to grow again.





Macrophages secrete a number of factors including a class of proteins called Wnt.


Researchers demonstrated the participation of macrophage-derived Wnts by artificially reproducing the natural process by treating macrophages with a Wnt inhibitor drug encapsulated in liposomes. As expected, when they used this drug, the activation of hair growth was delayed.


Although this study has been completed in mice, the researchers believe their discovery "may facilitate the development of novel treatment strategies" for hair growth in humans.


The possibility of attacking one type of cell to affect another might have broader applications that go beyond "just" growing hair. Furthermore, the use of liposomes as a way of drug delivery to specific cells, is a very promising line of experimentation, which may have implications for the study of several pathologies, says Donatello Castellana.


From a more fundamental perspective, this research is an effort to understand how modifying the environment that surrounds adult skin stem cells can regulate their regenerative capabilities. "One of the current challenges in the stem cell field is to regulate the activation of endogenous stem cell pools in adult tissues to promote regeneration without the need of transplantation," says Perez-Moreno.




It is now known that macrophages are key cells involved in the biochemical dialogue that exists in the environment surrounding stem cells.


"Our study underlines the importance of macrophages as modulators in skin regenerative processes, going beyond their primary function as phagocytes [immune system cells]," say the authors in PLoS Biology.


The researcher´s next goal is to characterise the class of macrophage(s) that are involved in the activation of skin stem cells and their implications in the regulation of stem cells under pathological conditions, including skin carcinomas.


As Perez-Moreno explains, "macrophages are a very diverse cell population. It was only less that ten years ago that scientists discovered that besides from the bone marrow, macrophages originate from the yolk sac during pregnancy, and there are even other macrophages that proliferate within tissues. The diversity of the sources from which skin resident macrophages originate is not fully understood."





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This work has been funded by the Ministry of Economy and Competitiveness, the Spanish Association against Cancer (AECC) and the BBVA Foundation.






Reference article: Macrophages contribute to the cyclic activation of adult hair follicle stem cells. Castellana D, Paus R, Perez-Moreno, M. PLOS Biology (2014). doi: 10.1371/journal.pbio.1002002


Activating hair growth with a little help from the skin

Fuente: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-12/p-ahg121814.php


Restoring hair loss is a task undertaken not only by beauty practitioners. Previous studies have identified signals from the skin that help prompt new phases of hair growth. However, how different types of cells that reside in the skin communicate to activate hair growth has continued to puzzle biologists. An exciting study publishing in the open access journal PLOS Biology reveals a new way to spur hair growth.


A group from the Spanish National Cancer Research Centre (CNIO) has discovered an unexpected connection, a link between the body's defense system and skin regeneration. It turns out that macrophages are involved. These are cells from the immune system that are in charge of devouring invading pathogens, a process called phagocytosis. The authors report that macrophages induce hair growth by surrounding and activating cells in the skin that have regenerative capacity, called stem cells. The discovery that macrophages activate skin stem cells could influence technologies with potential applications in tissue regeneration, aging, and cancer.


The authors of the study are Mirna Perez-Moreno and Donatello Castellana, from the Epithelial Cell Biology Group of the BBVA Foundation-CNIO Cancer Cell Biology Programme, along with Ralf Paus, a hair immunobiology expert from the University of Manchester and Münster. 'We have discovered that macrophages, cells whose main function is traditionally attributed to fight infections and wound repair, are also involved in the activation of hair follicle stem cells in non-inflamed skin', says Perez-Moreno.


These findings emerged from an observation by Perez-Moreno while she was working on another research project. Intriguingly, the mice she was working with at that time started to regrow hair when they were given anti-inflammatory drugs. Curious as to whether close communication between stem cells and immune cells could explain this observation, the Perez-Moreno lab began to test different types of cells involved in the body´s defense system for a role in hair growth. They observed that when skin cells are dormant, a fraction of macrophages die naturally due to a normal process called apoptosis. Surprisingly, the dying and surviving cells activated nearby stem cells and hair began to grow again.


Macrophages secrete a number of factors including a class of signaling molecules called Wnts. Importantly, when the researchers treated macrophages with a Wnt inhibitor drug, the activation of hair growth was delayed demonstrating a role for Wnt from macrophages in promoting hair growth. Although this study was carried out in mice, the researchers believe their discovery may facilitate the development of novel treatment strategies for hair growth in humans.


The researchers used tiny droplets, or liposomes, to carry the drug used in the study. The future use of liposomes as a way to deliver a drug to specific cells is promising and may have additional implications for the study of several pathologies, says Donatello Castellana.


From a more fundamental perspective, this research is an effort to understand how modifying the environment that surrounds adult skin stem cells can regulate their regenerative capabilities. 'One of the current challenges in the stem cell field is to regulate the activation of endogenous stem cell pools in adult tissues to promote regeneration without the need of transplantation', says Perez-Moreno.


Because of this study, it is now known that macrophages play a key role in the environment surrounding stem cells. 'Our study underlines the importance of macrophages as modulators in skin regenerative processes, going beyond their primary function as phagocytic immune cells', say the authors in PLOS Biology.






More information:



Castellana D, Paus R, Perez-Moreno M (2014) Macrophages Contribute to the Cyclic Activation of Adult Hair Follicle Stem Cells. PLoS Biol 12(12): e1002002. doi:10.1371/journal.pbio.1002002