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研究人员确定了毛囊干细胞的再生机制

导读哈佛大学的研究人员已经确定了慢性压力如何损害毛囊干细胞的生物学机制,证实了长期以来观察到的压力可能导致脱发的证据。在杂志上发表的一

哈佛大学的研究人员已经确定了慢性压力如何损害毛囊干细胞的生物学机制,证实了长期以来观察到的压力可能导致脱发的证据。

在杂志上发表的一个小鼠研究性质,研究人员发现,一个主要的应激激素会导致毛囊 干细胞留在扩展休息阶段,没有再生的头发毛囊及毛。研究人员确定了负责将应力信号传递给干细胞的特定细胞类型和分子,并表明该途径可能成为恢复毛发生长的潜在目标。

“我的实验室对了解压力如何影响干细胞生物学和组织生物学感兴趣,部分原因是每个人都有一个故事来分享他们在受到压力时皮肤和头发会发生什么变化。我意识到,作为皮肤干细胞生物学家,对于压力是否确实会产生影响,我无法给出令人满意的答案。更重要的是,如果有的话,其作用机理是什么。”哈佛大学的干细胞与再生生物学,该研究的高级作者。“皮肤为深入研究这个重要问题提供了一个易于处理且可访问的系统,在这项工作中,我们发现压力实际上确实延迟了干细胞的活化,并从根本上改变了毛囊干细胞再生组织的频率。”

毛囊是一生中可以经历几轮再生的少数哺乳动物组织之一,并且已成为一种范例,它为我们对哺乳动物干细胞生物学的基本了解提供了信息。毛囊自然在生长和休息之间循环,这是由毛囊干细胞推动的过程。在生长期,毛囊干细胞被激活以再生毛囊和头发,并且头发每天长出更长的时间。在休息阶段,干细胞处于静止状态,毛发更容易脱落。如果头发脱落并且干细胞保持静止而不再生新组织,则可能发生脱发。

研究人员研究了一种慢性应激的小鼠模型,发现毛囊干细胞长时间处于静止状态,而不会再生组织。肾上腺产生的主要应激激素,皮质酮,被慢性应激上调。向小鼠提供皮质酮能够重现对干细胞的应激作用。人体内的等效激素是皮质醇,它在压力下也会上调,通常被称为“压力激素”。

Hsu说:“这一结果表明,压力荷尔蒙的升高确实对毛囊干细胞产生了负面影响。” “但是,当我们取出压力荷尔蒙的来源时,真正的惊喜就来了。”

在正常情况下,毛囊的再生会随着时间的流逝而变慢,随着动物年龄的增长,静止期会变长。但是,当研究人员去除压力荷尔蒙后,干细胞的静止期变得非常短,小鼠不断进入生长期,以使其毛囊在整个生命中得以再生,即使它们很老也是如此。

“因此,即使是正常在体内循环的应激激素的基线水平,也是休息期的重要调节器。压力本质上只是提高了这种先有的'肾上腺-毛囊轴',使毛囊干细胞更难于进入生长期以再生新的毛囊。”

在建立应激激素和毛囊干细胞活性之间的联系后,研究人员寻找了联系的生物学机制。

“我们首先询问应激激素是否直接调节干细胞,并通过取出皮质类固醇的受体进行检查,但结果是错误的。相反,我们发现,应激激素实际上作用于干细胞下面的真皮细胞簇。该研究的主要作者Sekyu Choi博士说。

已知真皮乳头对于激活毛囊干细胞至关重要,但是当压力激素水平发生变化时,先前确定的真皮乳头分泌的因子均未改变。相反,应激激素阻止真皮乳头细胞分泌Gas6,研究人员显示该分子可以激活毛囊干细胞。

Choi说:“在正常和压力条件下,添加Gas6足以激活处于静止状态的毛囊干细胞并促进头发生长。” “将来,可以利用Gas6途径激活活化干细胞以促进头发生长的潜力。探索其他与压力相关的组织变化是否与压力激素对调节Gas6的影响有关也将非常有趣。”

这些在小鼠中的初步发现需要进一步研究,然后才能安全地应用于人类。哈佛大学技术发展办公室已保护与这项工作相关的知识产权,并正在探索进一步发展和最终商业化方面的合作机会。

去年,Hsu的小组发现了压力如何影响位于毛囊中的另一种干细胞,即能够再生头发色素的黑素细胞干细胞。研究人员发现,压力会激活交感神经系统并耗尽黑素细胞干细胞,从而导致头发过早变白。现在,在这项新研究中,这两个发现共同表明,尽管压力对毛囊干细胞和黑素细胞干细胞都有不利影响,但其机制却有所不同。压力通过神经源信号直接消耗黑素细胞干细胞,而压力则阻止毛囊干细胞通过肾上腺源性压力激素间接产生新毛发对利基市场的影响。由于毛囊干细胞没有耗尽,因此可能在压力下通过Gas6途径等机制重新激活干细胞。

除了Gas6途径在促进毛发生长方面的潜在应用外,该研究的结果还对干细胞生物学产生了更广泛的影响。

“当寻找控制干细胞行为的因素时,通常我们会在皮肤上局部观察。虽然存在重要的局部因素,但我们的发现表明,毛囊干细胞活性的主要转变实际上在肾上腺中很远,通过改变干细胞激活所需的阈值来发挥作用。” “您可以对位于不同器官中的干细胞行为进行系统控制,而该器官起着非常重要的作用,我们正在学习越来越多的此类“跨器官相互作用”的例子。组织生物学与人体生理学是相互联系的,在这一领域我们还有很多东西要学习,但是我们的发现不断提醒我们,为了理解干细胞 在皮肤上,我们经常需要超越皮肤来思考。”

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