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三篇Science:揭秘“衰老、脱发与干细胞”的关系

2016/02/18 来源:生物通/叶予
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导读
衰老会使我们原本茂盛的头发越来越稀疏,甚至完全消失。二月四日Science杂志以两篇论文、一篇评论文章的形式,揭示了这一过程背后的神秘机制,阐述了衰老、脱发与干细胞之间的关系。


衰老会使我们原本茂盛的头发越来越稀疏,甚至完全消失。二月四日Science杂志以两篇论文、一篇评论文章的形式,揭示了这一过程背后的神秘机制,阐述了衰老、脱发与干细胞之间的关系。

东京医科牙科大学的研究团队发现,衰老会损害毛囊干细胞,使它们变成皮肤。随着时间慢慢推移,这个问题发生在越来越多的干细胞上,最终导致毛囊的萎缩和消失。

毛囊干细胞的再生是周期性的,有休眠期和生长期。东京医科牙科大学的Emi Nishimura领导团队,深入研究了活体小鼠毛囊干细胞的生长周期。他们发现,年龄相关的DNA损伤会破坏胶原蛋白17A1,导致干细胞转变为表皮角质细胞。受损干细胞在这种状态下很容易从皮肤表面脱落。

那么,这些发现是否适用于人类呢?Nishimura及其同事对22-70岁女性的头皮毛囊进行了分析。研究显示,55岁以上的人毛囊比较小,胶原蛋白17A1水平比较低。“小鼠研究中发现的机制应该可以解释老年人的脱发问题,”Nishimura说。Collagen 17A1有望成为治疗脱发的新靶标,她补充道。

科罗拉多大学的研究团队在另篇文章中指出,转录因子Foxc1也参与了毛发生长周期的调控。Rui Yi和同事发现Foxc1只在活跃的毛囊干细胞中表达。他们建立了皮肤缺乏Foxc1的小鼠模型,结果毛囊干细胞激活之后无法回到休眠状态。进一步研究表明,活跃的毛囊干细胞生产Foxc1来控制自己的再生。“这些干细胞完成复制任务之后就回到休眠状态,等待下一轮复制的开始,”Yi说。这说明毛囊干细胞能够感知自己的状态,并做出相应的应答。

“此前我们只知道人类衰老过程中头发会变得稀疏,但在细胞和分子水平上还没有足够的了解,”南加州大学的钟正明(Cheng-Ming Chuong)教授说。钟教授在自己的评论文章中指出,东京医科牙科大学和科罗拉多大学的这两项研究有助于人们深入理解老年人的脱发现象。

头发过度脱落会严重影响一个人的外表和自信,脱发分为生理性脱发和病理性脱发两种。病理性脱发的原因很多,除遗传性因素以外,工作紧张、不健康饮食、缺乏睡眠等不良生活习惯也可能导致脱发。

斑秃是一种会导致脱发的常见自身免疫疾病。2014年08月哥伦比亚大学研究人员在Nature Medicine杂志上发表文章,首次鉴定了摧毁毛囊引起斑秃的罪魁祸首。他们还对两种FDA批准药物进行测试,帮助一些斑秃患者恢复了毛发生长。任何年龄段的男性和女性都可能出现斑秃,患者的毛发脱落通常出现在头皮,不过有些患者也会发生面部和体毛的脱落。在此之前,还没有药物能够有效恢复斑秃患者的毛发生长。

2015年1月,桑福德-伯纳姆医学研究所的科学家们用人类多能干细胞成功生成了新的毛发。这项发表在PLOS One杂志上的研究代表着用细胞疗法治疗脱发的第一步。研究人员先用人类胚胎干细胞生成神经脊细胞(NC),然后将其诱导成为能刺激毛发生成的类毛乳头细胞(hESC-DP)。人类的毛乳头细胞本身不适合细胞移植,因为难以获得足够的细胞量,而且它们在体外会快速丧失诱导毛发生成的能力。研究显示,hESC-DP表达有成熟毛乳头细胞的特征性指标。随后,研究人员将这些细胞移植到有免疫缺陷的裸鼠中,成功诱导了毛囊形成。

2015年4月Cell杂志发表的一项研究表明,以特定的方式拔头发,可能是治疗男性脱发的好办法。为了证实这一点,研究人员以不同的方式在小鼠背部拔掉两百根毛发。当他们在直径超过六毫米的区域以低密度模式拔掉毛发时,没有新毛发再生。但当他们在直径三到五毫米的区域以较高密度拔掉毛发的时候,小鼠再生了450-1300根毛发,拔毛区域以外的地方也有毛发生长。研究人员指出,这个再生过程取决于群体感应(quorum sensing)。群体感应是指整个系统对部分成员受到刺激的应答。在这项研究中,毛囊系统根据这一原则应答部分毛发被拔。

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