Интервальное голодание и рост волос

Чэнь с соавт. изучили связь между интервальным голоданием (ИГ) и здоровьем кожи, уделив особое внимание влиянию ИГ на рост волос. Ученые обнаружили, что во время ИГ регенерация волос тормозится.

Интервальное голодание (ИГ) — это диетическая методика, основанная на ежедневных длительных периодах голодания. Эта модель продемонстрировала свою универсальную эффективность для общего здоровья в экспериментальных моделях организмов, способствуя долголетию, здоровью кишечника и улучшению когнитивных функций [1]. Однако данные, недавно полученные на мышах и людей, усложняют представления науки об этом процессе [2–4]. Существование некоторых из предполагаемых положительных эффектов этой диеты связывали с регенерацией различных типов стволовых клеток по всему телу, таких как кишечные и гемопоэтические стволовые клетки [5]. Чень с соавт.[6] провели всестороннее исследование влияния ИГ на рост волос, контролируемого стволовыми клетками волосяного фолликула (СКВФ). СКВФ присутствуют в каждом волосяном фолликуле и необходимы для инициирования развития активного зародыша волоса, который затем создает новый растущий фолликул и стержень волоса. Чень с соавт. исследовали влияние ИГ на СКВФ и обнаружили связи между неврологическими сигналами, стимулированными голоданием, и ростом волос.

Авторы использовали два часто используемых режима ИГ: “16/8” и “чередующееся голодание”, оба из которых последовательно демонстрируют сходные эффекты на протяжении всего исследования. 16/8-ограниченное по времени питание заключается в том, что питаться можно лишь в течение 8-часового периода суток, а голодать необходимо в течение оставшихся 16 часов. Чередующееся голодание подразумевает чередование дней приема пищи и дней голодания (в эти дни сильно ограничивается количество калорий, например 500 ккал/сутки у человека). Авторы обнаружили, что у мышей, которых содержали в таких условиях наблюдался нарушенный рост волос, по сравнению с мышами с постоянным питанием. Интересно, что у мышей, вынужденных голодать, были обнаружены преимущества в отношении обмена веществ, хотя негативное влияние на рост волос все же было. Углубляясь в причину нарушения роста волос у голодающих мышей, авторы исследовали СКВФ у этих животных и обнаружили, что они подверглись апоптозу. Выяснилось, что более длительные периоды голодания приводили к увеличению количества гибнущих СКВФ, а для завершения цикла роста волос требовалось больше времени. Чтобы выяснить причину апоптоза СКВФ во время голодания, авторы для начала сосредоточились на сигнальных путях, которые восприимчивы к питательным веществам и важны для жизнедеятельности СКВФ. Однако оказалось, что такой важный внутриклеточный сенсор питательных веществ, как [путь] mTORC1, в этом процессе не задействован.

Затем Чень с соавт. исследовали связь с адипоцитами, поскольку голодание запускает расщепление жиров, а в коже содержится мощный слой адипоцитов, в том числе в нишах СКВФ или рядом с ними. И они, как известно, играют роль в росте волос и поддержании функционирования стволовых клеток. Возможно, адипоциты взаимодействуют с СКВФ и каким-то образом вынуждают их становиться апоптотическими. Во время голодания адипоциты подвергаются липолизу во время которого расщепляются триглицериды, высвобождая свободные жирные кислоты в нишу СКВФ. Применив ряд генетических нокаутов для управления процессом окисления жирных кислот, авторы обнаружили снижение степени апоптоза среди СКВФ при блокировании окисления жирных кислот. Чтобы проверить это, в кожу не голодающих мышей вводились свободные жирные кислоты. В результате, было обнаружено, что это вызывало апоптоз СКВФ. Более того, Чень с соавт. определили, что голодание стало причиной липолиза, который затем стимулировал апоптоз СКВФ. Хотя в ходе других исследований было показано, что слой адипоцитов в коже является ключевым регулятором гомеостаза СКВФ, ранее это не связывалось с липолизом и рационом питания [7].

Это побудило к тщательному исследованию роли надпочечников, которые, как известно, в ответ на голодание выделяют в кровь кортизол и адреналин. В ходе предыдущей работы команды лаборатории Сюй было показано, что эти гормоны оказывают сильное влияние на активацию СКВФ [8,9]. В данной работе Чень с соавт. выяснили, что оба гормона могут функционировать, стимулируя липолиз в коже, и содержание обоих гормонов повышалось во время голодания у мышей (рис. 1). Это интересно в контексте исследований, показывающих, что повышение кортизола во время стресса блокирует цикл роста волос. После инъекции кортизола и адреналина в кожу наблюдался широко распространенный липолиз в коже и апоптоз в СКВФ, что еще раз подтверждает прямую связь между этими гормонами и развивающимися эффектами, наблюдаемыми на протяжении всего исследования. Эти интересные результаты подчеркивают, что связь между несколькими органами может возникать в ответ на физиологические изменения, например,изменение рациона питания.

Затем Чень с соавт. исследовали способы предотвращения апоптоза СКВФ и алопеции. При выделении и проведении профайлинга СКВФ, полученных от голодающих мышей, в наибольшей степени оказались затронуты реакции на окислительный стресс, митохондриальные функции и апоптоз. Дальнейшее изучение этих клеток показало повышение содержания митохондриальных активных форм кислорода (АФК) в ответ на голодание. Антиоксиданты, такие как витамин E, способны противостоять окислительному стрессу, а топическое применение витамина E на коже голодающих мышей действительно эффективно предотвращало апоптоз СКВФ, а рост волос продолжался в той же степени, что и у мышей группы контроля. Хотя эти данные и были получены на животных моделях, очевидно, что существует живой интерес к пониманию того, как голодание влияет на волосяные фолликулы у людей. Авторы расширили это исследование посредством клинического исследования с участием добровольцев, которые практиковали ИГ, а затем задались вопросом, как волосяные фолликулы реагировали на такой режим питания. В этом клиническом исследовании были выявлены повышенные уровни липолитических гормонов и остановка роста волос, что соответствовало наблюдаемому у мышей. Авторам даже удалось выявить повышение уровня жирных кислот у людей, что согласуется с механизмом, выявленным у мышей.

Результаты этого замечательного исследования выходят за рамки эффектов голодания и касаются межорганной коммуникации и поддержания стволовых клеток. Для управления активацией СКВФ для потенциального стимулирования роста волос, необходимо дальнейшее изучение данных механизмов в условиях старения или алопеции. Хотя стволовые клетки в различных тканях могут по-разному реагировать на сигналы окружающей среды и изменение рациона питания, это исследование проливает свет на то, как изменения в общей физиологии могут воздействовать на выживание и активацию стволовых клеток. Стоит отметить, что резкая потеря массы тела при любых обстоятельствах также сопровождается выпадением волос, известное как телогеновая алопеция [10]. Авторы отметили эту корреляцию, но также и то, что потеря веса при ИГ ранее не сопровождалась алопецией. Крайне интересно выяснить, оказывает ли снижение веса в ответ на терапию агонистами ГПП-1 такой же стресс на СКВФ, поскольку телогеновая алопеция является известным побочным эффектом данных препаратов.

Аналогичным образом, другая группа ученых недавно показала, что ИГ также влияет на пролиферацию стволовых клеток и образование опухолей в кишечнике, что предполагает дальнейшее системное воздействие ограничения калорийности на стволовые клетки [11]. Матта с соавт. показали, что ИГ может нарушать созревание β-клеток в поджелудочной железе [2]. Известно, что и кето-, и высокожирная диеты стимулируют липолиз и увеличивают содержание свободных жирных кислот в кровотоке [12], и поэтому важно определить влияние иных режимов питания для более глубокого понимания их влияния на СКВФ и цикл роста волос, а также на стволовые клетки в других тканях. Эта новая область исследований развивает идею о том, что изменения в диете или физической активности потенциально могут оказывать влияние на любой орган. Поэтому, как ранее было уже показано в случае взаимосвязи между нейронами и физическими упражнениями, ИГ может влиять на функцию стволовых клеток в положительном или отрицательном ключе по всему организму.