Unsere grauen Haare und das Hautkrebsrisiko könnten einen gemeinsamen zellulären Ursprung haben. Eine aktuelle Forschung beleuchtet die Mechanismen, die das Schicksal pigmentierter Stammzellen bei DNA-Schäden steuern, und zeigt, wie diese Zellen entweder erschöpft werden und Haarergrauen verursachen oder persistieren und die Entstehung von Melanomen begünstigen.
Die Stammzellen der Melanozyten, abgekürzt McSCs, sind spezialisierte Zellen in der Wurzel der Haarfollikel. Sie produzieren Melanozyten, jene Zellen, die Melanin herstellen, das Pigment, das für die Farbe unserer Haare und Haut verantwortlich ist. Diese Stammzellen bleiben normalerweise während unseres gesamten Lebens in einem unreifen Zustand und erneuern sich bei jedem Haarwachstumszyklus, um eine gleichmäßige Pigmentierung aufrechtzuerhalten.
Wenn die DNA dieser Stammzellen Doppelstrangbrüche erleidet, eine besonders schwerwiegende Art von Schädigung, aktivieren sie ein Schutzprogramm namens Differenzierung gekoppelt mit Seneszenz. Dieser Mechanismus, gesteuert durch den p53-p21-Signalweg, zwingt die Stammzellen, sich endgültig zu adulten Pigmentzellen zu entwickeln, bevor sie aus dem Organismus entfernt werden. Dieser fortschreitende Verlust pigmentierter Stammzellen erklärt, warum Haare mit dem Alter oder nach Strahlenexposition ergrauen.
Unter bestimmten Bedingungen, insbesondere bei Exposition gegenüber Kanzerogenen wie DMBA oder UVB, wird dieses Schutzprogramm umgangen. Die geschädigten Stammzellen teilen und akkumulieren sich weiter, unterstützt durch Signale aus ihrer unmittelbaren Umgebung. Das Molekül KIT-Ligand, lokal sezerniert, verhindert die schützende Differenzierung und hält die Zellen in einem Zustand ständiger Erneuerung, was so ein günstiges Umfeld für die Entwicklung von Melanomen schafft.
Genotoxische Belastungen verursachen unterschiedliche Ergebnisse in Melanozyten-Stammzellen. Unter dem Einfluss zytotoxischer Genotoxine wie Röntgenstrahlen ist die Erneuerung der McSCs beeinträchtigt, was zu ihrer Erschöpfung und Ergrauen führt. Kanzerogene Genotoxine aktivieren stattdessen die KIT-Signalgebung und verändern den Stoffwechsel der Arachidonsäuren, was das Auftreten präkanzeröser Klone begünstigt.
Quelle: Emi K. Nishimura von der Universität Tokio, Japan
Diese Entdeckung stellt eine grundlegende Verbindung zwischen Gewebealterung und Karzinogenese her. Die natürliche Beseitigung potenziell gefährlicher Stammzellen, obwohl sie zu Haarergrauen führt, stellt tatsächlich einen Schutzmechanismus gegen Krebs dar. Das Verständnis dieser molekularen Signalwege eröffnet Perspektiven, um die Reaktion von Stammzellen auf Umweltbelastungen zu modulieren.
Zelluläre Seneszenz: eine natürliche Bremse gegen Krebs
Seneszenz ist ein Zustand, in dem Zellen endgültig die Teilung einstellen, während sie metabolisch aktiv bleiben. Dieses Phänomen stellt eine wichtige Barriere gegen Krebsentstehung dar, da es die Proliferation von Zellen mit geschädigter DNA verhindert.
Seneszente Zellen senden verschiedene Signalmoleküle aus, die das Immunsystem alarmieren und ihre eigene Beseitigung fördern. Dieser Reinigungsprozess, genannt Senolyse, erhält die Gewebeintegrität, indem potenziell gefährliche Elemente entfernt werden.
Mit zunehmendem Alter trägt die Anhäufung seneszenter Zellen in verschiedenen Organen zur physiologischen Alterung bei. Im Fall pigmentierter Stammzellen stellt ihr Eintritt in die Seneszenz gekoppelt mit Differenzierung jedoch einen vorteilhaften Opfergang für die allgemeine Gesundheit dar.
Die aktuelle Forschung untersucht, wie Seneszenz moduliert werden kann, um sowohl vorzeitige Alterung als auch Krebsentwicklung zu verhindern, und sucht nach einem Gleichgewicht zwischen schützender Beseitigung und funktioneller Erhaltung.
Quelle: Nature Cell Biology