研究将卡住的干细胞与头发变白联系起来

一项新的研究表明，某些干细胞具有在毛囊的生长隔室之间移动的独特能力，但随着人们年龄的增长而被卡住，因此失去成熟和保持头发颜色的能力。

在纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员的带领下，这项新工作的重点是小鼠皮肤中的细胞，并且还在人类中发现了称为黑素细胞干细胞或 McSCs 的细胞。毛发颜色受毛囊内无功能但不断增殖的 McSCs 池是否获得信号成为成熟细胞的信号控制，这些成熟细胞使蛋白质色素负责颜色。

这项新研究于 4 月 19 日在线发表在《自然》杂志上，表明 McSCs 具有显着的可塑性。这意味着在正常的毛发生长过程中，当这些细胞在发育中的毛囊的隔间之间移动时，它们会在成熟轴上不断地来回移动。正是在这些隔间内，McSC 暴露于不同水平的影响成熟度的蛋白质信号。

具体而言，研究小组发现，McSCs 在其最原始的干细胞状态和下一成熟阶段(转运放大状态)之间转换，并取决于它们的位置。

研究人员发现，随着头发老化、脱落，然后反复重新长出，越来越多的 McSC 卡在称为毛囊隆起的干细胞区室中。它们留在那里，不会成熟到过渡放大状态，也不会返回它们在胚芽室中的原始位置，WNT 蛋白会在那里促使它们再生为色素细胞。

“我们的研究加深了我们对黑素细胞干细胞如何使头发染色的基本理解，”该研究的首席研究员、纽约大学朗格健康中心的博士后 Qi Sun 博士说。“新发现的机制提出了一种可能性，即黑色素细胞干细胞的相同固定定位可能存在于人类中。如果是这样，它通过帮助堵塞的细胞在发育中的毛囊隔室之间再次移动，为逆转或防止人类头发变白提供了一条潜在途径。”

研究人员表示，McSC 的可塑性并不存在于其他自我再生干细胞中，例如构成毛囊本身的干细胞，众所周知，这些细胞在成熟时只会沿着既定的时间轴向一个方向移动。例如，转运放大的毛囊细胞永远不会恢复到它们原来的干细胞状态。Sun 说，这有助于部分解释为什么头发即使在色素沉着失效的情况下仍能继续生长。

纽约大学同一个研究小组的早期工作表明，需要 WNT 信号来刺激 McSC 成熟并产生色素。该研究还表明，与位于隆起正下方的毛胚室相比，McSC 在毛囊隆起中暴露于 WNT 信号的程度要低数万亿倍。

在最近的实验中，小鼠的毛发因拔除和强制再生而物理老化，毛囊隆起中含有 McSCs 的毛囊数量从拔除前的 15% 增加到强制老化后的近一半。这些细胞仍然无法再生或成熟为产生色素的黑素细胞。

研究人员发现，卡住的 McSC 停止了再生行为，因为它们不再暴露于大量 WNT 信号，因此它们无法在继续生长的新毛囊中产生色素。

相比之下，在整个两年的研究期间，继续在毛囊隆起和毛胚之间来回移动的其他 McSCs 保留了再生为 McSCs、成熟为黑素细胞和产生色素的能力。

“黑素细胞干细胞中变色龙样功能的丧失可能是导致头发变白和变色的原因，”研究高级研究员 Mayumi Ito 博士说，他是 Ronald O. Perelman 皮肤病学系和该系的教授纽约大学朗格健康学院细胞生物学博士。

“这些发现表明，黑素细胞干细胞的运动性和可逆分化是保持头发健康和有色的关键，”伊藤说，他也是纽约大学朗格尼分校细胞生物学系的教授。

Ito 说，该团队计划研究恢复 McSCs 活力的方法，或者将它们物理地移回它们的胚芽室，在那里它们可以产生色素。

在这项研究中，研究人员使用最近的 3D 活体成像和 scRNA-seq 技术几乎实时地跟踪细胞在每个毛囊中老化和移动的情况。