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- 멜라닌 세포 줄기세포의 독특한 행동이 모발 변색을 설명해준다.
- 멜라닌 세포 줄기세포는 나이가 들면서 이동성을 잃기 때문에 점점 더 자주 모낭에서 내부 모근으로의 전환에 갇히게 된다.
- 멜라닌 세포 줄기세포의 이동성과 가역적 분화가 건강한 모발의 핵심

나이가 들면 흰머리가 늘어가는 이유
멜라닌 세포 줄기세포의 독특한 행동은 모발 변색을 설명한다.

놀라운 설명:
우리의 머리카락이 회색으로 변하는지 아니면 충분한 색을 유지하는지는 색소 세포 전구체의 운동성에 달려 있다고 연구 결과가 밝혔다. 이에 따르면 멜라닌 세포 줄기세포는 모낭에서 모근으로 이동할 수 있어야만 색소 세포로 전환된다. 세포가 이를 수행하지 못하면 미분화 상태로 되돌아간다. 연구자들이 "Nature"에 보고한 바와 같이 줄기세포 중에서 독특한 역 발달이다. 나이가 들어감에 따라 멜라닌 세포 줄기세포의 이동성이 감소하는데, 이는 새로운 색소 세포의 공급이 없음을 의미한다. 

▲ 나이가 들면서 우리의 머리카락은 색을 잃고 회색으로 변한다. 그 이유는 무엇일까?

우리 모발의 색은 모근에 있는 색소 세포, 소위 멜라닌 세포에 따라 달라진다. 그들의 유전적 구성에 따라 그들은 우리에게 금발, 갈색, 검은색 또는 빨간색 머리를 주는 색 분자를 생성한다. 이것은 멜라닌 세포가 모발 유두에 모여 성장하는 모발에 색소를 방출할 때 발생한다. 그러나 이것은 나이가 들면서 감소한다. 색소 형성이 감소하고 그 결과 머리카락이 먼저 회색으로 변한 다음 흰색으로 변한다.

세포 수준에서 추적된 모발 성장

하지만 왜? 특정 유전자와 심한 스트레스가 모발의 흰머리를 촉진한다는 것은 분명해 보인다. 두 경우 모두, 아직 미분화된 멜라닌 세포 전구체는 새로운 색소 세포를 너무 적게 생성하거나 전혀 생성하지 않는다. 그러나 이 멜라닌 세포 줄기세포가 왜 그렇게 일찍 절뚝거리며 멜라닌 세포로 정확히 어떻게 분화되는지는 이전에는 불분명했다.

▲ 모발이 자라면서(성장기) 모근 바닥에 있는 모발 유두가 새로운 모발을 생성한다. 이것은 또한 색소를 생성하는 멜라닌 세포가 있는 곳이기도 하다. 휴지기(teragen)에는 오래된 유두가 위축되고 머리카락이 빠진다. 새로운 성장기의 시작과 함께 빠진 모발 아래에 새로운 형성 영역이 자란다. © Artis777/ 게티 이미지

이 질문에 답하기 위해 New York University(NYC)의 Qi Sun과 그녀의 동료들은 특이한 장기 연구를 수행했다. 2년 동안 그들은 생쥐의 귀에 있는 개별 털과 모낭의 행동과 발달을 추적했다. 형광 유전자의 도움으로 연구원들은 개별 멜라닌 세포 줄기세포를 표시하고 이것이 모발 수명 주기 동안 어떻게 발달하는지 관찰했다.

줄기세포에서 색소 세포로 - 그리고 다시

놀라운 것은 멜라닌 세포 줄기세포가 체내의 다른 줄기세포와 다르게 행동한다는 것이다. 미성숙한 줄기세포에서 성숙한 색소 세포로 한 방향으로만 진화하는 대신 멜라닌 세포 전구체가 목적지에 도달하기 직전에 되돌아갈 수 있다. 그들은 분화하기 시작하지만 헤어 왁스 주기의 휴식 단계에서 완전히 미성숙한 상태로 되돌아간다고 Sun과 그녀의 동료들은 관찰했다.

"따라서 이러한 줄기세포는 이전에 알려지지 않은 정도의 가소성을 보여준다"고 연구팀은 말했다. 멜라닌 세포 줄기세포의 이러한 가역적 변형은 외부 모양에서도 인식할 수 있다. 미성숙, 미분화 상태에서 이러한 전구 세포는 둥글고 콤팩트하다. 그러나 일단 색소 세포로 발달하기 시작하면 이러한 세포의 전형적인 길쭉한 과정을 발달시킨다. 역분화 동안, 이들 세포는 확장을 잃고 다시 둥글게 조밀해진다.
관찰 결과 반분화된 ​​원 멜라닌 세포가 자외선의 영향으로 이미 색소를 형성한 경우에도 이러한 재전환이 여전히 발생하는 것으로 나타났다.

▲ 미성숙 멜라닌 세포는 둥글고 콤팩트하다(왼쪽). 반면에 색소 형성 멜라닌 세포로 발달하기 시작하면 긴 세포 과정을 형성한다. span

차단된 마이그레이션으로 머리카락이 회색으로 변함

그러나 결론은 멜라닌 세포 줄기세포가 이러한 놀라운 진자 행동을 보이는지 여부는 그것이 어디에 위치하느냐에 달려 있다는 것이다. Sun과 그녀의 팀이 발견한 것처럼 완성된 색소 세포의 마지막 단계는 반분화된 ​​줄기세포가 특정 성장 인자에 노출될 때만 발생한다. 그러나 이 WNT 단백질은 모근의 모발 형성 부위에서만 활성화된다. 따라서 완전한 멜라닌 세포는 줄기세포가 모낭에서 모근의 생산 영역으로 이동하는 경우에만 형성될 수 있다.

연구원들에 따르면, 노화와 관련된 머리카락의 회색화를 설명할 수 있는 것은 바로 이 이동이다. 그들이 관찰한 바와 같이 멜라닌 세포 줄기세포는 나이가 들면서 이동성을 잃기 때문에 점점 더 자주 모낭에서 내부 모근으로의 전환에 갇히게 된다. 결과적으로 색소 세포로 성숙할 수 있게 해주는 WNT 신호가 부족하다. "이것은 멜라닌 세포 줄기세포의 이동성과 가역적 분화가 건강한 모발의 핵심임을 시사한다"고 NYU Langone Health의 수석 저자인 Mayumi Ito가 말했다.

예방 요법에 대한 가능한 접근

이러한 발견은 우리가 나이가 들면서 흰머리가 나는 이유를 설명할 수 있다. 동시에 그들은 또한 치료를 위한 새로운 출발점을 열어준다. "새롭게 발견된 메커니즘은 인간의 문제가 멜라닌 세포 줄기세포에 붙어있을 가능성을 높인다"며 "만약 우리가 이 세포들이 다시 움직이도록 돕는다면, 그것은 머리가 하얗게 되는 것을 예방하거나 역전시킬 수 있다"고 선(Sun)은 말했다.
(Nature, 2023; doi: 10.1038/s41586-023-05960-6)
출처: NYU Langone Health / NYU Grossman School of Medicine

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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