研究人員確定了毛囊干細(xì)胞的再生機(jī)制

哈佛大學(xué)的研究人員已經(jīng)確定了慢性壓力如何損害毛囊干細(xì)胞的生物學(xué)機(jī)制，證實(shí)了長(zhǎng)期以來觀察到的壓力可能導(dǎo)致脫發(fā)的證據(jù)。

在雜志上發(fā)表的一個(gè)小鼠研究性質(zhì)，研究人員發(fā)現(xiàn)，一個(gè)主要的應(yīng)激激素會(huì)導(dǎo)致毛囊 干細(xì)胞留在擴(kuò)展休息階段，沒有再生的頭發(fā)毛囊及毛。研究人員確定了負(fù)責(zé)將應(yīng)力信號(hào)傳遞給干細(xì)胞的特定細(xì)胞類型和分子，并表明該途徑可能成為恢復(fù)毛發(fā)生長(zhǎng)的潛在目標(biāo)。

“我的實(shí)驗(yàn)室對(duì)了解壓力如何影響干細(xì)胞生物學(xué)和組織生物學(xué)感興趣，部分原因是每個(gè)人都有一個(gè)故事來分享他們?cè)谑艿綁毫r(shí)皮膚和頭發(fā)會(huì)發(fā)生什么變化。我意識(shí)到，作為皮膚干細(xì)胞生物學(xué)家，對(duì)于壓力是否確實(shí)會(huì)產(chǎn)生影響，我無法給出令人滿意的答案。更重要的是，如果有的話，其作用機(jī)理是什么。”哈佛大學(xué)的干細(xì)胞與再生生物學(xué)，該研究的高級(jí)作者。“皮膚為深入研究這個(gè)重要問題提供了一個(gè)易于處理且可訪問的系統(tǒng)，在這項(xiàng)工作中，我們發(fā)現(xiàn)壓力實(shí)際上確實(shí)延遲了干細(xì)胞的活化，并從根本上改變了毛囊干細(xì)胞再生組織的頻率。”

毛囊是一生中可以經(jīng)歷幾輪再生的少數(shù)哺乳動(dòng)物組織之一，并且已成為一種范例，它為我們對(duì)哺乳動(dòng)物干細(xì)胞生物學(xué)的基本了解提供了信息。毛囊自然在生長(zhǎng)和休息之間循環(huán)，這是由毛囊干細(xì)胞推動(dòng)的過程。在生長(zhǎng)期，毛囊干細(xì)胞被激活以再生毛囊和頭發(fā)，并且頭發(fā)每天長(zhǎng)出更長(zhǎng)的時(shí)間。在休息階段，干細(xì)胞處于靜止?fàn)顟B(tài)，毛發(fā)更容易脫落。如果頭發(fā)脫落并且干細(xì)胞保持靜止而不再生新組織，則可能發(fā)生脫發(fā)。

研究人員研究了一種慢性應(yīng)激的小鼠模型，發(fā)現(xiàn)毛囊干細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間處于靜止?fàn)顟B(tài)，而不會(huì)再生組織。腎上腺產(chǎn)生的主要應(yīng)激激素，皮質(zhì)酮，被慢性應(yīng)激上調(diào)。向小鼠提供皮質(zhì)酮能夠重現(xiàn)對(duì)干細(xì)胞的應(yīng)激作用。人體內(nèi)的等效激素是皮質(zhì)醇，它在壓力下也會(huì)上調(diào)，通常被稱為“壓力激素”。

Hsu說：“這一結(jié)果表明，壓力荷爾蒙的升高確實(shí)對(duì)毛囊干細(xì)胞產(chǎn)生了負(fù)面影響。” “但是，當(dāng)我們?nèi)〕鰤毫蔂柮傻膩碓磿r(shí)，真正的驚喜就來了。”

在正常情況下，毛囊的再生會(huì)隨著時(shí)間的流逝而變慢，隨著動(dòng)物年齡的增長(zhǎng)，靜止期會(huì)變長(zhǎng)。但是，當(dāng)研究人員去除壓力荷爾蒙后，干細(xì)胞的靜止期變得非常短，小鼠不斷進(jìn)入生長(zhǎng)期，以使其毛囊在整個(gè)生命中得以再生，即使它們很老也是如此。

“因此，即使是正常在體內(nèi)循環(huán)的應(yīng)激激素的基線水平，也是休息期的重要調(diào)節(jié)器。壓力本質(zhì)上只是提高了這種先有的'腎上腺-毛囊軸'，使毛囊干細(xì)胞更難于進(jìn)入生長(zhǎng)期以再生新的毛囊。”

在建立應(yīng)激激素和毛囊干細(xì)胞活性之間的聯(lián)系后，研究人員尋找了聯(lián)系的生物學(xué)機(jī)制。

“我們首先詢問應(yīng)激激素是否直接調(diào)節(jié)干細(xì)胞，并通過取出皮質(zhì)類固醇的受體進(jìn)行檢查，但結(jié)果是錯(cuò)誤的。相反，我們發(fā)現(xiàn)，應(yīng)激激素實(shí)際上作用于干細(xì)胞下面的真皮細(xì)胞簇。該研究的主要作者Sekyu Choi博士說。

已知真皮乳頭對(duì)于激活毛囊干細(xì)胞至關(guān)重要，但是當(dāng)壓力激素水平發(fā)生變化時(shí)，先前確定的真皮乳頭分泌的因子均未改變。相反，應(yīng)激激素阻止真皮乳頭細(xì)胞分泌Gas6，研究人員顯示該分子可以激活毛囊干細(xì)胞。

Choi說：“在正常和壓力條件下，添加Gas6足以激活處于靜止?fàn)顟B(tài)的毛囊干細(xì)胞并促進(jìn)頭發(fā)生長(zhǎng)。” “將來，可以利用Gas6途徑激活活化干細(xì)胞以促進(jìn)頭發(fā)生長(zhǎng)的潛力。探索其他與壓力相關(guān)的組織變化是否與壓力激素對(duì)調(diào)節(jié)Gas6的影響有關(guān)也將非常有趣。”

這些在小鼠中的初步發(fā)現(xiàn)需要進(jìn)一步研究，然后才能安全地應(yīng)用于人類。哈佛大學(xué)技術(shù)發(fā)展辦公室已保護(hù)與這項(xiàng)工作相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并正在探索進(jìn)一步發(fā)展和最終商業(yè)化方面的合作機(jī)會(huì)。

去年，Hsu的小組發(fā)現(xiàn)了壓力如何影響位于毛囊中的另一種干細(xì)胞，即能夠再生頭發(fā)色素的黑素細(xì)胞干細(xì)胞。研究人員發(fā)現(xiàn)，壓力會(huì)激活交感神經(jīng)系統(tǒng)并耗盡黑素細(xì)胞干細(xì)胞，從而導(dǎo)致頭發(fā)過早變白。現(xiàn)在，在這項(xiàng)新研究中，這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)共同表明，盡管壓力對(duì)毛囊干細(xì)胞和黑素細(xì)胞干細(xì)胞都有不利影響，但其機(jī)制卻有所不同。壓力通過神經(jīng)源信號(hào)直接消耗黑素細(xì)胞干細(xì)胞，而壓力則阻止毛囊干細(xì)胞通過腎上腺源性壓力激素間接產(chǎn)生新毛發(fā)對(duì)利基市場(chǎng)的影響。由于毛囊干細(xì)胞沒有耗盡，因此可能在壓力下通過Gas6途徑等機(jī)制重新激活干細(xì)胞。

除了Gas6途徑在促進(jìn)毛發(fā)生長(zhǎng)方面的潛在應(yīng)用外，該研究的結(jié)果還對(duì)干細(xì)胞生物學(xué)產(chǎn)生了更廣泛的影響。

“當(dāng)尋找控制干細(xì)胞行為的因素時(shí)，通常我們會(huì)在皮膚上局部觀察。雖然存在重要的局部因素，但我們的發(fā)現(xiàn)表明，毛囊干細(xì)胞活性的主要轉(zhuǎn)變實(shí)際上在腎上腺中很遠(yuǎn)，通過改變干細(xì)胞激活所需的閾值來發(fā)揮作用。” “您可以對(duì)位于不同器官中的干細(xì)胞行為進(jìn)行系統(tǒng)控制，而該器官起著非常重要的作用，我們正在學(xué)習(xí)越來越多的此類“跨器官相互作用”的例子。組織生物學(xué)與人體生理學(xué)是相互聯(lián)系的，在這一領(lǐng)域我們還有很多東西要學(xué)習(xí)，但是我們的發(fā)現(xiàn)不斷提醒我們，為了理解干細(xì)胞 在皮膚上，我們經(jīng)常需要超越皮膚來思考。”

標(biāo)簽： 毛囊干細(xì)胞