Neu entdeckter Mechanismus in Haarfollikeln erweitert unseren Tastsinn

Über die Haarwurzel: Forschende haben einen bislang unbekannten Mechanismus in Haarfollikeln entdeckt, über den wir Berührungen spüren. Dadurch können nicht nur Nervenenden in der Haut, sondern auch Zellen an den Haarwurzeln Tastempfindungen registrieren. Als Reaktion auf Berührung setzen die Haarfollikelzellen die Neurotransmitter Histamin und Serotonin frei, wie die Studie zeigt. Ein ähnlicher Prozess läuft offenbar in Hautzellen ab. Die Erkenntnisse könnten auch helfen, die Rolle von Histamin bei entzündlichen Hauterkrankungen wie Ekzemen zu verstehen.

Wir Menschen nehmen Berührungen mithilfe verschiedener Mechanismen wahr: Zum einen spüren wir Streicheln, Ziehen oder Drücken durch Nervenenden in unserer Haut, zum anderen durch Nervenenden in Haarfollikeln – den Strukturen, die die Haarfaser umgeben. In beiden Fällen senden die Nerven Signale an unser Gehirn. Anders als andere Säugetiere haben wir Menschen zwar keine speziellen Schnurrhaare, aber auch bei uns wird die Bewegung der Haare infolge von Berührungen in Nervensignale übersetzt. Zudem haben wir Menschen in der Haut spezielle Mechanorezeptoren, sogenannte C-LTMRs, die nur in behaarter Haut vorkommen und leichte Berührungen wie Streicheleinheiten verarbeiten.

Wie genau die Berührungssignale von Haut und Haaren weitergegeben werden, ist bislang nur teilweise erforscht. Nun haben Forschende möglicherweise einen solchen Prozess in Haarfollikeln entdeckt, über den wir Menschen Berührungen spüren können.

Haut und Haare untersucht

Das Team um Julià Agramunt vom Imperial College London analysierte dafür zunächst noch einmal die Daten von RNA-Sequenzierungen von tausenden Zellen aus menschlicher Haut und Haarfollikeln. Dabei stellten die Wissenschaftler fest, dass Haarfollikelzellen etwa dreimal so viele berührungsempfindliche Rezeptoren enthielten wie entsprechende Zellen in der Haut.

Um die Rolle der Haarfollikel für unseren Tastsinn genauer zu untersuchen, entwickelten die Forschenden daraufhin Zellkulturen, die gleichzeitig menschliche Haarfollikelzellen aus Kopfhaut und sensorische Nervenzellen enthielten. In diesem Modell stimulierten Agramunt und ihre Kollegen dann die Haarfollikelzellen mechanisch und beobachteten ihre Reaktion. Dabei stellten sie fest, dass durch die Berührungen die angrenzenden sensorischen Nerven aktiviert wurden.

Haarfollikelzellen setzen Serotonin und Histamin frei

Aber wie senden die Haarfollikelzellen die Berührungssignale an die sensorischen Nerven? Um das zu verstehen, verwendeten die Wissenschaftler eine als „Fast Scan Cyclovoltammetry“ bekannte Technik, eine elektrochemische Analyse von Zellkulturen. Dadurch fanden sie heraus, dass die Haarfollikelzellen als Reaktion auf Berührung die Neurotransmitter Serotonin und Histamin sowie das in unserem Körper als Regulator und Energieträger dienende Molekül Adenosintriphosphat (ATP) freisetzten.

Um herauszufinden, über welches dieser drei Moleküle die Haarfollikel ihre Signale an die sensorischen Nerven senden, blockierten die Forschenden gezielt verschiedene Signalwege. Es zeigte sich: Als sie in den sensorischen Neuronen den Rezeptor für die Neurotransmitter Serotonin und Histamin chemisch hemmten, reagierten die Neuronen nicht mehr auf die Stimulation der Haarfollikelzellen. Als sie in den Haarfollikelzellen die Produktion dieser beiden Neurotransmitter blockierten, reagierten die Neuronen ebenfalls nicht mehr auf die Stimulation der Haarfollikelzellen.

Bei der Blockade der ATP-abhängigen Signalwege reagierten die sensorischen Neuronen dagegen noch auf Signale von den Haarfollikelzellen, wenn auch deutlich schwächer. Daraus schließen Agramunt und ihre Kollegen, dass Haarfollikelzellen als Reaktion auf Berührungen die Neurotransmitter Serotonin und Histamin freisetzen, die wiederum nahegelegene sensorische Neuronen aktivieren. Auch ATP aktiviert demnach die Neuronen, ist jedoch als alleiniges Signal von den Haarfollikelzellen nicht ausreichend.

Auch Hautzellen geben Histamin ab

Die gleichen Experimente führten die Forschenden auch mit Zellen aus der Haut statt aus dem Haarfollikel durch. Das Ergebnis hier: Die Hautzellen reagierten auf leichte Berührung ebenfalls mit der Freisetzung von Histamin, aber nicht mit der Freisetzung von Serotonin, berichten Agramunt und ihre Kollegen. Sie vermuten daher, dass die Haarfollikelzellen über einen Signalweg des Tastsinns verfügen, der in der Haut nicht vorkommt.

„Das ist auch interessant, weil Histamin in der Haut zu entzündlichen Hauterkrankungen wie Ekzemen beiträgt und immer angenommen wurde, dass Immunzellen das gesamte Histamin freisetzen“, erklärt Seniorautorin Claire Higgins vom Imperial College London. „Unsere Arbeit deckt eine neue Rolle von Hautzellen bei der Freisetzung von Histamin auf, mit potenziellen Anwendungen für die Ekzemforschung“, ergänzt sie.

Rolle der Haarfollikel soll weiter untersucht werden

„Insgesamt legen unsere Ergebnisse nahe, dass menschliche Haarfollikelzellen zusammen mit sensorischen Neuronen eine neuroepitheliale Einheit bilden, von der wir annehmen, dass sie an der Erkennung taktiler Reize beteiligt ist“, sagt Agramunt. Unklar bleibt jedoch, warum Haarfollikelzellen überhaupt an der Verarbeitung leichter Berührungen beteiligt sind.

Um die Ergebnisse zu bestätigen, wollen Higgins und ihr Team die Versuche zunächst in lebenden Organismen wiederholen. „Da der Follikel viele sensorische Nervenenden enthält, möchten wir auch feststellen, ob der Haarfollikel nur bestimmte Arten sensorischer Nerven über einen bislang unbekannten, aber einzigartigen Mechanismus aktiviert“, ergänzt Higgins. Darüber hinaus wollen die Forschenden die Aktivierung der C-LTMRs genauer untersuchen, die nur in behaarter Haut vorhanden sind. (Science Advances, 2023; doi: 10.1126/sciadv.adh3273)

Quelle: Imperial College London