Tüylerimiz neden diken diken olur?

Written by Bilim ve Aydınlanma Akademisi

,

Tüylerimizin neden diken diken olduğunu hiç merak ettiniz mi? Charles Darwin evrim ile ilgili yazılarında bunun üzerine düşünmüş. Tüylerin ürpermesinin hayvanlar için soğuktan koruyucu bir etkisi olabilir, fakat insanlar için bu durum faydalı görünmüyor. Öyleyse tüylerin diken diken olması olarak tanımladığımız ürperme durumu evrim boyunca neden korunmuş olabilir?

[BAA - Biyolojik Hareket ve Evrim/ Eda Şamiloğlu]

Harvard Üniversitesinde yürütülen çalışmalar sonucunda tüylerin diken diken olmasını sağlayan hücre tiplerinin soğuktan korumanın yanı sıra saç folikülü ve saçı yeniden üreten kök hücrelerinin düzenlenmesi için de önemli olduğu keşfedildi. Tüylerin diken diken olması için deri altında kasılan kaslar aynı zamanda sempatik sinirlerin saç folikül kök hücreleriyle arasındaki bağlantı için gereklidir. Sempatik sinir sistemi, otonom sinir sistemi olarak da bilinir ve istemsiz yapılan hareketleri, organ fonksiyonlarının kontrolünü gerçekleştirir. Sempatik sinirler soğuk nedeniyle kısa süreli kasılarak ürpermeye neden olur, ayrıca uzun vadede içinde saç telinin büyüdüğü yapılar olan saç folikül kök hücrelerinin yenilenmesini indüklemiş olur. Fareler üzerinde yapılan bu çalışma farklı hücre tiplerinin, kök hücre aktivasyonunun çevredeki değişikliklerle bağlantısını kurmada nasıl etkileri olabileceği konusunda fikir veriyor.

Saç büyümesinin düzenlenme mekanizmaları

Birçok organ üç tip dokudan oluşur: vücudun iç ve dış yüzeyini örten epitel doku, embriyoda ilk olarak görülen bağ dokusu olan bunun dışında destek dokularda dağınık haldeki mezenkimal hücreler hasarlanma durumlarında doku onarımını sağlayan mezenkimal doku ve uyartıları ileten sinir hücrelerinden ve sinir uyartılarının yayılmasına yardımcı olan hücrelerden oluşan sinir dokusu. Deride bu üç doku tipi özel bir şekilde organize olmuştur.  Homeostaz (homeostasis) veya dengeleşim, çevresinde gerçekleşen olumsuzluklar karşısında hücrenin kendi dengelerini koruması, değişen koşullarda iç dengenin aktif düzenlemesi olarak bilinir. Sinir sistemimizin vücut homeostazını ve dış uyaranlara verdiğimiz tepkileri kontrol eden parçası olan sempatik sinir, mezenkimdeki küçük bir düz kas ile bağlanır. Bu düz kas ise, saç folikülü kök hücrelerine, saç folikülünün yenilenmesinde ve yaraların onarılmasında kritik önem taşıyan bir tür epitel kök hücresine bağlanır. Sempatik sinir ile kas arasındaki bağlantının tüylerin diken diken olmasına sebep olduğu iyi bilinmektedir, soğuk sempatik sinirleri tetikleyerek sinyal göndermesini sağlar ve kas kasılarak saçların dikelmesine sebep olur. Bununla birlikte, deriyi elektron mikroskobu kullanarak yüksek çözünürlüklü bir şekilde incelerken, araştırmacılar, sempatik sinirin sadece kasla ilişkili olmadığını, aynı zamanda kıl folikülü kök hücrelerinin etrafına bir şerit gibi sarılarak, bu hücrelerle doğrudan bir bağlantı oluşturduğunu buldular.

Sempatik sinir sistemi, vücut homeostazını sürdürmek için normalde sabit düşük bir seviyede aktive edilir ve araştırmacılar, bu düşük seviyedeki sinir aktivitesinin kök hücrelerini yenilenmeye hazır bir durumda tuttuğunu buldular. Daha sonra yapılan çalışmalarda hücreler uzun süreli soğukta bırakıldı, sinir çok daha yüksek bir seviyede aktive edildi ve böylece daha fazla kimyasal mesajcı molekül serbest bırakıldı. Bu da kök hücrelerin hızlı bir şekilde aktive olmasına, saç folikülünün yenilemesine ve yeni saçların çıkmasına neden oldu. Sonraki aşamada, sempatik sinirler ile saç folikül kök hücreleri arasındaki bağlantıyı sağlayan yapının ne olduğunu araştırmak için saç folikülüne bağlı kas çıkarıldı. Bunun sonucunda sempatik sinir geri çekildi ve saç folikülü kök hücrelerine olan sinir bağlantısı kayboldu. Böylece kasın sempatik siniri saç folikülüne bağlamak için gerekli bir yapısal destek olduğu gösterilmiş oldu.

Sistemin gelişimi nasıl?

Araştırmacılar, gelişimi tamamlanmış saç kökünü incelemenin yanı sıra sistemin başlangıçta nasıl geliştiğini, kas ve sinirin ilk etapta saç köküne nasıl ulaştığını da araştırdılar. Ayrıca sinyalin gelişen saç folikülünün kendisinden geldiğini keşfettiler. Saç folikülünün düz kas oluşumunu düzenleyen ve daha sonra sempatik siniri çeken bir protein salgıladığını buldular. Tüm bu bilgiler ışığında yetişkin saç kökünde, sinir ve kas hücreleri birlikte saç folikülünün, yukarıda bahsedilen uyarı mekanizmasıyla, yenilenmesinde rol oynadığı ortaya çıkmış oldu.

Çevreye tepki vermek

Araştırmacılar, bu deneyler sonucunda saç folikülü kök hücrelerini düzenleyen iki bileşenli bir sistem belirlediler. Sinirler, kök hücreleri kimyasal mesajcı moleküller aracılığıyla harekete geçiren sinyal bileşeni, kaslar ise sinir liflerinin saç folikülü kök hücreleriyle doğrudan bağlantı kurmasını sağlayan yapısal bileşenlerdir. Araştırmacıların söylediği gibi saç folikülü kök hücreleri pek çok farklı şekilde düzenlenebiliyor ve bunlar doku yenilenmesini incelemek için harika modeller. Bu özel etkileşim, doku yenilenmesini sıcaklık gibi çevredeki değişikliklerle birleştirmek için yararlı. Sonuçta bu yanıt iki farklı tepkiye neden olur: tüylerin diken diken olması, kısa vadede bir tür rahatlama sağlamanın hızlı bir yolu olurken soğuk sürdüğünde kök hücrelerin yeni saç kaplamasının, saç folikül kök hücrelerinin yenilenme zamanının geldiğini anlamaları için güzel bir mekanizma hâline gelir.

Gelecekte araştırmacılar, hem homeostaz altında hem de yara iyileşmesi gibi onarım durumlarında dış çevrenin ciltteki kök hücreleri nasıl etkileyebileceğini daha fazla araştıracaklar. Çalışmanın araştırmacılarının da dediği gibi, sürekli değişen bir ortamda yaşıyoruz ve deri her zaman dış dünyayla temas halinde. Hâl böyleyken deri, doku üretimini değişen taleplerle bütünleştirmek için vücudumuzdaki kök hücrelerin hangi mekanizmaları kullandığını inceleme şansı veriyor.

Kaynaklar

Çeviri: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200720112325.htm

Yulia Shwartz, Meryem Gonzalez-Celeiro, Chih-Lung Chen, H. Amalia Pasolli, Shu-Hsien Sheu, Sabrina Mai-Yi Fan, Farnaz Shamsi, Steven Assaad, Edrick Tai-Yu Lin, Bing Zhang, Pai-Chi Tsai, Megan He, Yu-Hua Tseng, Sung-Jan Lin, Ya-Chieh Hsu. Cell Types Promoting Goosebumps Form a Niche to Regulate Hair Follicle Stem Cells. Cell, 2020; DOI: 10.1016/j.cell.2020.06.031

Harvard University. "The hair-raising reason for goosebumps: The same cell types that cause goosebumps are responsible for controlling hair growth." ScienceDaily. ScienceDaily, 20 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200720112325.htm&gt;.