PNAS：揭示唤醒干细胞产生毛发机制

　　2016年3月4日讯 人体含有成体干细胞，它们能够再生受损的组织。在诸如肠道和皮肤之类的需要不断更新的组织中，这些干细胞频繁地发生细胞分裂。但是在包括毛囊在内的其他身体结构中，成体干细胞处于静止状态，在这种状态中，它们不会增殖，除非它们接收到来自周围环境的信号，这时它们才开始再生。

　　人们的直觉就是干细胞是一种非常宝贵的资源，应当被有节制地使用。但是科学家们对成体干细胞的静止状态是如何调控的理解是有限的，而且还不能确定它的准确生物学功能到底是什么。在一项新的研究中，美国洛克菲勒大学哺乳动物细胞生物学与发育实验室教授Elaine Fuchs和她实验室的研究生Kenneth Lay对让毛囊干细胞在静止状态和再生活性之间波动的生物学信号获得新的认识。相关研究结果于2016年2月24日在线发表在PNAS期刊上，论文标题为“FOXC1 maintains the hair follicle stem cell niche and governs stem cell quiescence to preserve long-term tissue-regenerating potential”。

　　Fuchs说，“在一项早期的研究中，我的实验室就已证实当小鼠衰老时，它们皮肤中老化的脂肪组织产生一种更高水平的被称作BMP的分泌信号。这种信号在毛囊干细胞中发挥着分子刹车的作用，导致它们更长时间处于静止状态。”

　　在当前的这项研究中，Lay鉴定出一个被BMP信号激活的干细胞基因，并且证实当这个基因缺失时，这些干细胞在非常短的时间间隔内长出毛发。Fuchs说，“我们起初曾认为这种毛发生长的关键可能就是青春之泉，但是这些小鼠的毛发令人吃惊地过早变得稀疏和变白。”

　　更多的生长和更少的隆突

　　通常，毛囊干细胞在制造新的隆突（bulge）时伴随着制造新的毛发，同时确保旧的隆突和旧的毛发也在毛囊中。只有这种新的隆突能够继续产生新的毛发，但是旧的隆突依旧呆在原位维持着茂密的毛发。在小鼠中，毛囊能够积累高达4个这样的隆突。

　　当Lay和Fuchs通过基因敲除剔除FOXC1蛋白编码基因，或者说让这种基因丧失功能，培育出缺乏FOXC1的小鼠，他们观察到这些动物的毛囊干细胞在更多的时间内在制造毛发，只有更少的时间处于静止状态。在9周时间内。正常小鼠的毛囊会生长四次新的毛发，然而，来者这些FOXC1基因敲除小鼠的毛囊已经制造了7次新的毛发。Lay解释道，“这些缺乏FOXC1的毛囊干细胞进入一种过度活跃的状态而不能够足够地维持静止状态。”

　　这些研究人员也发现在缺乏FOXC1时，尽管已制造了7次新的毛发，毛囊总是只有新的毛发，这是因为这些毛囊尽管能够产生新的隆突，但是不能维持它们旧的隆突。随着毛囊干细胞开始更多地增殖，它们更不可能粘接在一起。因此，在新生长的毛发向外延伸时，它们旧的隆突不能正确地固定在毛囊中。鉴于旧的隆突会发出静止信号，因此它的缺乏就更加快速地激活剩余的毛囊干细胞。

　　毛发变白和掉毛

　　尽管来自缺乏FOXC1的小鼠的毛囊干细胞以一种相对快速的速度制造毛发，但是这种肆意的生长似乎也会将它们耗光。年龄越大的FOXC1基因敲除小鼠具有更为稀疏和更加灰白的毛发，它们不能按照它们正常的年龄相匹配的或更加年轻的小鼠那样再生它们的毛发。这种类似的现象也已在小鼠的造血干细胞中描述过：年龄小鼠中的造血干细胞在它们变老时似乎逐渐被耗尽。

　　Fuchs解释道，“毛囊干细胞也能影响共同栖息在隆突微环境（bulge niche）中的毛囊黑素干细胞（melanocyte stem cell）的行为。因此，当毛囊干细胞的数量随着年龄减少时，毛囊黑素干细胞的数量也是如此，这就导致还未脱落的毛发提前变灰白。”人们对自然发生的年龄相关毛发脱落还了解不多，但是这些掉毛的小鼠可能提供一种模型来研究这种现象。