Nat Aging：揭示毛囊干细胞在衰老期间失去粘性逃离毛囊，从而导致脱发

2021年10月31日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国西北大学费恩柏格医学院的研究人员发现在衰老的雄性小鼠中新发现的一种秃头原因可能也揭示了男性和女性脱发的原因。这些发现为头发和组织如何衰老提供了新的见解。相关研究结果发表在2021年10月的Nature Aging期刊上，论文标题为“Escape of hair follicle stem cells causes stem cell exhaustion during aging”。

这项研究发显示随着毛囊干细胞的衰老，它们失去了使其停留在毛囊内的粘性。随着它们的粘性减弱，这些干细胞从它们所在的凸起区（bulge region）逃出，进入真皮层。在它们所在的干细胞微环境之外，它们通常无法生存。

论文通讯作者、西北大学费恩柏格医学院病理学教授Rui Yi说，“这导致毛囊中产生头发的干细胞越来越少。这引起了头发稀疏，并最终在衰老过程中出现秃头。”Yi说，这一发现可能适用于头发稀疏的老年男性和女性，因为小鼠和人类在毛发和干细胞方面有许多相似之处。

这是第一次在活体动物中跟踪毛囊衰老，从而使得科学家们能够实时了解衰老过程的细胞情况。这些作者还发现了两个负责增强毛囊干细胞粘附性的关键基因。在这项新的研究中，他们正试图恢复这两个基因，看看这是否能逆转脱发。

毛囊会经历生与死的周期

我们的毛囊会经历生与死的周期。在这些正常的周期中，大量的毛囊干细胞永久地停留在毛囊的干细胞区室中，以继续产生毛囊细胞。在这项新的研究中，这些作者发现了这些干细胞因衰老而发生的变化，从而导致头发稀疏和秃头。

这项新的研究如何推进相关的研究工作

Yi说，“我们相信这种毛囊干细胞逃出机制以前从未被报道过，因为没有人能够跟踪活体动物的衰老过程。”

科学家们知道毛囊在衰老过程中会变小。但它是如何发生的并不清楚。许多科学家认为这是由于细胞死亡或随着年龄的增长细胞无法分裂造成的。

放大200倍的一缕人类头发，图片来自Jan Homann/Wikipedia。

Yi说，“我们发现，至少有一部分是由于毛囊干细胞迁离它们所在的干细胞微环境。在我们的观察过程中也发生了细胞死亡。因此，我们的发现并没有质疑现有的理论，而是提供了一种新的机制。”

这项新的研究是如何进行的

这些作者用绿色荧光蛋白标记了活体小鼠的毛囊细胞，包括毛囊干细胞，并使用长波长的激光来观察衰老过程中的毛囊细胞。他们对同一个毛囊反复观察了许多天（在一种情形中，他们对一个毛囊观察了26天，看到了毛囊退化的整个过程）。他们看到了不寻常的细胞逃逸的迹象。

接下来，他们比较了年轻小鼠和年老小鼠的毛囊干细胞的基因表达水平。他们发现年老毛囊干细胞中负责粘附的基因表达较少。

他们随后确定了一组可能调节这些细胞粘附基因的特殊基因。他们通过基因敲除了两个基因，即FOXC1和NFATC1，从而培育出双敲除突变小鼠。结果就是从四个月开始，脱发进展迅速。在12至16个月内，这些突变小鼠变得完全秃头。最后，他们利用活体成像观察这些突变小鼠的毛囊干细胞逃出情况，并捕捉到这些干细胞迁移离开它们所在的干细胞微环境的行动。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Chi Zhang et al, Escape of hair follicle stem cells causes stem cell exhaustion during aging, Nature Aging (2021). DOI: 10.1038/s43587-021-00103-w.