Modello di automa cellulare predice come le cellule staminali del follicolo pilifero rigenerano

Aprile 14, 2016 Admin Salute 0 6
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I tuoi capelli - o la mancanza di capelli - è il risultato di un tiro alla fune tra vita attivatori che si svegliano, e inibitori che calma, le cellule staminali in ogni follicolo pilifero sul tuo corpo, secondo Cheng-Ming Chuong, MD , Ph.D., della University of Southern California (USC).

Chuong ha presentato i risultati del 7 dicembre, presso l'American Society for Cell Biology 2011 Annual Meeting a Denver.

Sulla base di ricerche riportato lo scorso aprile in Scienze, Chuong e colleghi in coppia con Oxford matematici dell'Università Filippo Maini, Ph.D., e Ruth E. Baker, Ph.D., di utilizzare un modello di "automa cellulare" per descrivere il comportamento della popolazione dei follicoli piliferi.




Utilizzando il modello predittivo, i ricercatori hanno scoperto che ogni adulto follicolo pilifero umano poteva contare solo sui suoi segnali di crescita-promuovere intrinseche, senza l'aiuto dei follicoli adiacenti nella macro-ambiente. Al contrario, la crescita di entrambi follicoli piliferi e coniglio topi dipendeva segnali dai follicoli limitrofi.

Il modello automa cellulare consiste in una griglia regolare di matematica automi, ciascuno dei quali rappresenta uno follicolo pilifero in una delle sue quattro fasi cicliche funzionali. Intorno ogni automa sono otto automi, i vicini del follicolo pilifero.

Lo stato di ogni automi cambia in base alle leggi che dettano se i capelli su un cuoio capelluto umano o in pelliccia di un animale sarà coinvolto in ondate di crescita chiamato la fase anagen, o rimanere nella fase di riposo o telogen. Sotto le giuste condizioni - stagione invernale o una nuova fase fisiologica della vita di un organismo come la pubertà - un'onda rigenerazione collettiva può spaziare attraverso la pelle, attivando le cellule staminali dei capelli nei singoli follicoli e quelli di fronte a loro, a decine di migliaia.

In altre stagioni o fasi della vita, i singoli follicoli possono rimanere bloccati in telogen dagli inibitori nel loro macro-ambiente. Inibitore livelli sono modulati in parte da tessuto adiposo intradermica e il sistema endocrino centrale. Questi molteplici livelli di controllo creano un equilibrio tra inibitorio BMP (proteina morfogenetica dell'osso) Segnalazione che mantiene le cellule staminali dei capelli in stato di quiescenza e l'attivazione di segnalazione Wnt che li sveglia.

Chuong riferito robusta onda diffusione nei conigli, graduale diffusione nei topi, e la crescita casuale con perdita di attacco follicolo in pelle umana. I dati suggeriscono un nuovo approccio alla alopecia androgenetica, la forma più comune di alopecia nei maschi che invecchia: Può essere più facile per ottenere i follicoli piliferi crescere di nuovo, migliorando il loro ambiente, piuttosto che l'impianto di cellule staminali.

Il successo del metodo automa cellulare potrebbe essere applicato ad un'ampia gamma di situazioni formazione di pattern biologici, compresa la diffusione di malattie infettive o rete neurale nel cervello di sviluppo, detto Chuong.

Chuong e colleghi hanno determinato che la spaziatura tra gruppi di cellule staminali dei capelli era critica. Perché i conigli hanno follicoli composti (più capelli da un follicolo), le loro cellule staminali sono state strettamente accoppiati, e loro cappotti rigenerato così rapidamente che i modelli somigliavano rapida evoluzione frattali. Negli esseri umani, l'accoppiamento dei follicoli piliferi era molto inferiore, probabilmente come risultato dell'evoluzione umana, Chuong detto.

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