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秃头的真相:毛囊干细胞分裂的改变导致头发稀疏,启发了脱发治疗新方法

生物世界

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(图片来源:摄图网)

作者|王聪 来源|生物世界(ID:ibioworld)

古往今来,脱发一直是一个令人类十分苦恼的难题,人类治疗脱发的进展明显远远落后于人类科技进步。而且,脱发的问题,似乎用钱也解决不了,不然,亚马逊总裁贝索斯应该也不至于脱发如此彻底。

脱发虽然不会造成严重的健康问题,但会严重影响个人形象,从而损害自尊心并带来情绪创伤,严重者甚至会导致抑郁,这一现象在年轻男女性中更为常见。令人遗憾的是,尽管受脱发困扰的群体如此之大,但目前并没有有效的解决方法。

众所周知,头发是从毛囊中的干细胞生长而来,随着衰老的进行,毛囊生长出头发的能力逐渐丧失,导致头发稀疏、脱发,甚至是秃头。但是毛囊失去生长头发能力的原因是什么?能否通过恢复毛囊再生能力让人重新长出头发?

近日,东京医科齿科大学的研究人员在国际顶尖学术期刊 Nature 子刊 Nature Aging 期刊发表了题为:Distinct types of stem cell divisions determine organ regeneration and aging in hair follicles 的研究论文【1】。

该研究发现,年轻毛囊干细胞与老年毛囊干细胞分裂模式并不相同,老年毛囊干细胞更多地进行不对称分裂而逐渐减少,从而导致导致头发稀疏和脱发。

更重要的是,基于这些发现,研究团队找到了有望恢复毛囊干细胞正常分裂,从而挽救脱发,以及治疗器官衰老的潜在靶点——COL17A1。

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毛囊是微型器官,新的头发不断从该器官中生长出来。,新的头发生长的基础是毛囊干细胞(HFSC)的功能正常。

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毛囊干细胞(HFSC)的分裂有两种类型:对称分裂(SCD)和不对称细胞分裂(ACD)。对称分裂是产生两个跟之前相同的干细胞,继续相同的细胞命运,而不对称分裂则产生一个分化细胞和一个自我更新的干细胞。

这两种分裂方式同时存在并相互平衡,是保证器官组织功能正常所必须的。一旦这些干细胞遭受某些因素影响,两种分裂方式失衡,器官就会随之受损。

研究团队把目光聚焦到了这些毛囊干细胞的分裂之上,希望了解毛囊干细胞在衰老过程中发生了什么变化,是不是这些变化导致的脱发。

为了实现上述研究目标,研究团队采用两种不同类型的测定方法研究了年幼小鼠和老年小鼠的毛囊干细胞(HFSC)中细胞分裂情况:细胞命运追踪和细胞分裂轴分析。前者可以通过荧光标记实时追踪细胞分裂情况,而后者能够定量细胞分裂的数量和类型。

通过这两种方法,研究团队惊讶的发现,年轻小鼠的毛囊干细胞(HFSC)是对称分裂和对称分裂均衡存在,而老年小鼠的毛囊干细胞(HFSC)则是明显以不对称分裂为主。

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那么,为什么细胞分裂的方式会在衰老过程中发生如此剧烈的变化呢?

半桥粒(hemidesmosomes),是一类将细胞连接到细胞外基质(ECM)的蛋白质,长期以来,科学家们都知道Cell-ECM可以赋予细胞极性,即细胞可以通过特定蛋白质的作用来感知其在给定空间内的定位。

研究团队发现,在衰老过程中,半桥粒和细胞极性蛋白都不稳定,从而导致毛囊干细胞(HFSC)分裂过程中产生异常分化的细胞。这带来的结果就是,随着时间的流逝,毛囊干细胞(HFSC)逐渐被耗尽,从而导致导致头发稀疏和脱发。

更重要的是,研究团队除了发现导致导致头发稀疏和脱发的原因之外,还在此基础上找到了解决方法。

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2019年4月,该研究团队曾在 Nature 发表论文【2】,发现所有干细胞中的COL17A1表达水平都下降,皮肤也随之老化。

因此,研究团队在这项实验中尝试恢复COL17A1表达水平,结果发现,COL17A1表达升高后,能够显著改善老年小鼠毛囊干细胞(HFSC)的不对称细胞分裂(ACD)为主状况,将其恢复到对称分裂(SCD)和不对称细胞分裂(ACD)的相对平衡状态。

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此外,该研究还表明,人类和小鼠毛囊干细胞(HFSC)在衰老过程中会出现类似的非典型干细胞分裂程序,因此上述研究发现了年龄增长导致脱发的真相,还找到了潜在的治疗靶点——COL17A1,同时还为调节器官衰老以及治疗衰老相关疾病提供了新的方法。

论文链接:

1. https://www.nature.com/articles/s43587-021-00033-7

2. https://www.nature.com/articles/s41586-019-1085-7

编者按:本文转载自微信公众号:生物世界(ID:ibioworld),作者:王聪


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