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ASCBAM:陈明冲等预测毛囊干细胞再生机制

  1. Wnt
  2. 休止阶段
  3. 毛囊干细胞
  4. 生长阶段
  5. 细胞自动机
  6. 骨形态发生蛋白

来源:生物谷 2012-11-18 09:09

根据2011年12月7日在美国丹佛市召开的美国细胞生物学协会年会(American Society for Cell Biology Annual Meeting)新闻,美国南加州大学(University of Southern California)医学博士和哲学博士陈明冲(Cheng-Ming Chuong)说...


根据2011年12月7日在美国丹佛市召开的美国细胞生物学协会年会(American Society for Cell Biology Annual Meeting)新闻,美国南加州大学(University of Southern California)医学博士和哲学博士陈明冲(Cheng-Ming Chuong)说,人头发或者头发丢失是唤醒人身体每个毛囊中干细胞的激活物和让它们休眠的抑制物之间终生拔河的结果。

基于去年四月《科学》(Science)杂志报道的研究,陈明冲和他的同事们与英国牛津大学数学家菲利普-迈尼(Philip Maini)博士和露丝-贝克(Ruth E. Baker)博士合作使用一种“细胞自动机(cellular automaton)”模型来描述毛囊的群体行为。

使用这种预测性模型,研究人员发现,人每个成体毛囊在没有大环境(macro-environment)中附近毛囊的帮助下能够依靠它的内在性促进生长的信号。相反,兔子和小鼠毛囊的生长依赖于来自周围毛囊的信号。

这个细胞自动机模型是由正常的数学自动机网格组成的,其中每个自动机代表着一个毛囊而且该毛囊处于它的四个周期性阶段之一。每个自动机周围是8个自动机,它们都是一个毛囊的邻居。

根据决定人头皮或者动物毛皮上头发是否涉及称作毛发生长阶段(anagen phase)的生长浪潮或者仍然处于毛发休止阶段(telogen phase)的规则,每个细胞自动机状态发生变化。在合适的条件下---冬季或者有机体生命中一个新的生理阶段,如青春期---,一个集体性再生浪潮席卷皮肤,激活单个毛囊中的毛干细胞及其前面成十上千的那些干细胞。

在其他季节或生命阶段,单个毛囊可能被它们大环境中的抑制物一直封锁于静止阶段。抑制物水平部分是由皮下脂肪组织和中央内分泌系统调控的。这些多重调控层次在让毛干细胞保持静止状态的抑制性骨形态发生蛋白(bone morphogenic protein, BMP)信号传导和唤醒它们的激活性Wnt信号传导之间构建平衡。

陈明冲发现生长浪潮在兔子中稳健扩散,在小鼠中逐渐扩散,在人皮肤中则是随机性生长同时伴随着毛囊丢失。这些数据提示着一种新的治疗雄激素源性脱发(androgenic alopecia)---在老年男人中一种最为常见的脱发---的方法:改善它们的环境而不是移植干细胞可能更容易让毛囊在此生长。

陈明冲说,细胞自动机方法取得的成功可能能够应用于多种生物学模型形成环境,包括传染病的扩散或者发育中大脑的神经网络形成。

陈明冲和他的同事们确定毛干细胞簇之间的间隔是非常重要的。因为兔子拥有复杂的毛囊(一个毛囊有多根毛发),它们的干细胞紧密偶联在一起,它们的毛皮再生如此之快以致于这些模型类似于快速变化的分形。陈明冲说,人毛发偶联非常低,这可能是由于人进化的结果。(生物谷Bioon.com:towersimper编译)

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