La piel contiene dos tipos principales de células madre adultas: las células madre epidérmicas y las células madre del folículo piloso. Normalmente, cada tipo tiene una función clara: una mantiene la piel y la otra favorece el crecimiento del pelo. Sin embargo, una investigación de la Universidad Rockefeller ha demostrado que las células madre del folículo piloso (HFSC) son sorprendentemente adaptables. Cuando la piel se lesiona, estas células pueden pasar del crecimiento del pelo a la cicatrización de heridas. ¿Qué les dice cuándo es el momento de cambiar?
Una señal de estrés que modifica el comportamiento celular
El mismo equipo de investigación de la Universidad Rockefeller ha identificado ahora la señal clave que subyace a esta transformación. Las células madre del folículo piloso responden a la llamada respuesta integrada al estrés (ISR, por sus siglas en inglés), un sistema de alarma celular que les ayuda a conservar energía y centrarse en tareas de supervivencia. En la piel, esta respuesta al estrés está vinculada al aminoácido serina, un nutriente no esencial que se encuentra en alimentos comunes como la carne, los cereales y la leche. En su estudio, publicado en Cell Metabolism, los científicos demostraron que cuando bajan los niveles de serina, se activa la ISR y se ralentiza la producción de pelo. Si además la piel sufre lesiones, el ISR se refuerza aún más, de modo que el crecimiento del pelo se detiene por completo y las células pueden concentrarse en reparar el tejido dañado. Este cambio de prioridades ayuda a la piel a cicatrizar más rápidamente.
La deficiencia de serina activa un “regulador” celular muy sensible que ajusta con precisión el destino de la célula: hacia la piel y lejos del pelo”, explica el primer autor, Jesse Novak, estudiante de doctorado en el programa triinstitucional de doctorado del Weill Cornell Medical College y antiguo estudiante de doctorado en el laboratorio Rockefeller de Elaine Fuchs. “Nuestros resultados sugieren que podríamos acelerar la cicatrización de las heridas cutáneas influyendo en los niveles de serina a través de la dieta o la medicación”.
Los tejidos adultos dependen de las células madre para mantener el equilibrio, sustituyendo las células muertas y reparando el tejido dañado. Sin embargo, los científicos aún saben poco sobre cómo gestionan estas células su energía y nutrientes en diversas tareas. Novak y su equipo querían entender los factores metabólicos que mantienen el funcionamiento normal de las células madre y qué cambia cuando necesitan cambiar para curar una herida.
“La mayoría de las heridas cutáneas que sufrimos son abrasiones que destruyen la parte superior de la piel”, explica Novak. “Esta zona contiene una reserva de células madre que normalmente son responsables de la cicatrización de las heridas. Sin embargo, si estas células se destruyen, las células madre del folículo piloso tienen que hacerse cargo de la reparación”, explica Novak. “Con estos conocimientos, llegamos a la conclusión de que el seguimiento de estas células de la piel durante la cicatrización de heridas es un modelo muy bueno para comprobar si los metabolitos regulan este proceso en general y cómo lo hacen”.
El papel de la serina más allá del pelo y la piel
Investigaciones anteriores del laboratorio de Fuchs demostraron que las células madre precancerosas de la piel pueden llegar a depender de la serina circulante, y que una dieta baja en serina ayuda a evitar que estas células degeneren. Estos hallazgos subrayaron la gran influencia de la serina en el comportamiento celular e incluso inspiraron estudios en los que se probaron dietas sin serina como tratamiento contra el cáncer. Sin embargo, seguía sin estar claro cómo podía afectar al tejido sano una reducción de los niveles de serina. Para investigarlo, Novak se centró en el papel de la serina en la actividad normal de las células madre y en cómo su ausencia podría alterar la regeneración.
Los investigadores estudiaron cómo responden las células madre del folículo piloso al estrés metabólico. Privaron a los ratones de la serina de su dieta o utilizaron métodos genéticos para bloquear la producción endógena de serina de las células. En ambos casos, los resultados mostraron que la serina se comunica directamente con el ISR, un sistema que vigila cuándo el tejido está desequilibrado. Cuando los niveles de serina eran bajos, el crecimiento del pelo se ralentizaba, ya que requiere mucha energía. Cuando se producían lesiones, el ISR se activaba aún más, dando prioridad a la cicatrización sobre la regeneración capilar. Dicho de otro modo: Cuando aumenta el estrés, los mecanismos de reparación de la piel tienen prioridad. “A nadie le gusta perder pelo, pero cuando se trata de sobrevivir en momentos de estrés, la reparación epidérmica tiene prioridad”, afirma Fuchs. “Una mata de pelo perdida no es una amenaza para un animal, pero una herida sin cicatrizar, sí”.
¿Puede la serina adicional favorecer el crecimiento del pelo?
Una vez que el equipo hubo confirmado que unos niveles bajos de serina afectan al comportamiento de las células madre, se preguntó si lo contrario también era cierto: ¿pueden unos niveles mayores de serina promover el crecimiento del pelo? La respuesta parece ser “no”. El cuerpo controla estrictamente los niveles de serina, e incluso cuando los ratones recibieron seis veces más serina de lo habitual en su dieta, los niveles sólo aumentaron en torno al 50%. Sin embargo, los investigadores descubrieron que impidiendo que las células madre produjeran su propia serina y compensando sus pérdidas con una dieta rica en serina, conseguían restaurar parcialmente la regeneración capilar.
A continuación, quieren investigar si se puede mejorar la cicatrización de heridas reduciendo la absorción de serina o utilizando fármacos que afecten a los niveles de serina o a la vía de señalización ISR. También quieren probar otros aminoácidos para ver si tienen efectos similares. En general, es probable que la capacidad de las células madre para tomar su determinación celular en función del nivel de estrés al que están expuestas tenga implicaciones de gran alcance sobre cómo los tejidos optimizan su capacidad regenerativa en tiempos de escasez de recursos.