摘要：一項新的研究表明，某些干細胞具有在毛囊的生長區之間移動的獨(空)特能力，但隨著人們年齡的增長，它們會被困住，從而失去成熟和保持頭發顏色的能力。
由紐約大學格羅斯曼醫學院(NYU Grossman School of Medicine)的研究人員領導的這項新研究集中在小鼠皮膚細胞上，他們在人類皮膚上也發現了一種叫做黑色素干細胞(McSCs)的細胞。頭發顏色是由毛囊內無功能但不斷繁殖的McSCs池是否獲得成熟細胞的信號來控制的，成熟細胞產生負責顏色的蛋白質色素。
這項新研究發表在4月19日的《自然》在線雜志上，該研究表明，McSCs具有顯著的可塑性。這意味著在正常的毛發生長過程中，這些細胞在發育中的毛囊隔室之間穿梭時，它們在成熟軸上不斷地來回移動。正是在這些隔室中，McSCs暴露于不同程度的成熟影響蛋白信號。
圖1 黑色素干細胞(McSCs)具有顯著的可塑性
具體來說，研究小組發現，McSCs在其最原始的干細胞狀態和成熟的下一個階段(過渡擴增狀態)之間轉換，并取決于它們的位置。
研究人員發現，隨著頭發老化、脫落，然后反復長出，越來越多的McSCs被困在被稱為毛囊隆起（hair follicle bulge，生物通注）的干細胞區中。它們留在那里，不能成熟到轉運擴增狀態，也不會回到它們在胚芽室的原始位置，后者中WNT蛋白會刺激它們再生成色素細胞。
該研究的首(空)席研究員、紐約大學朗格尼健康中心的博士后Qi Sun博士說，“我們的研究增加了我們對黑色素干細胞如何影響頭發顏色的基本理解，新發現的機制提出了一種可能性，即人類可能存在同樣的黑色素干細胞固定位置。如果是這樣，它就提供了一種潛在的途徑，可以通過幫助堵塞的細胞在發育中的毛囊間再次移動來逆轉或防止人類頭發變白。"
研究人員說，其他自我再生的干細胞不具備McSC的可塑性，比如構成毛囊本身的干細胞，它們在成熟時只沿既定的時間軸向一個方向移動。例如，轉運擴增毛囊細胞永遠不會恢復到原來的干細胞狀態。這在一定程度上解釋了為什么即使色素沉著失敗，頭發也能繼續生長，Sun說。
紐約大學同一研究小組的早期工作表明，WNT信號是刺激McSCs成熟和產生色素所必需的。該研究還表明，與位于毛囊隆起正下方的毛胚室相比，毛囊隆起中的McSCs受到WNT信號的影響要少幾萬億倍。
在最近的一項實驗中，通過拔毛和強迫再生使毛發衰老的小鼠，在毛囊隆起處有McSCs的毛囊數量從拔毛前的15%增加到強迫衰老后的近一半。這些細胞仍然不能再生或成熟為產生色素的黑色素細胞。
研究人員發現，被困的McSCs停止了再生行為，因為它們不再接觸到大量WNT信號中，因此它們在新毛囊中產生色素的能力降低，即使頭發繼續生長。
圖2 HG McSC具有自我更新能力
相比之下，在整個兩年的研究期間，其他繼續在毛囊隆起和毛胚之間來回移動的McSCs保留了作為McSCs再生、成熟為黑色素細胞和產生色素的能力。
該研究的高級研究員Mayumi Ito博士說:“正是黑色素細胞干細胞失去了類似變色龍的功能，這可能是導致頭發變白和失去顏色的原因。"
“這些發現表明，黑色素干細胞的運動和可逆分化是保持頭發健康和顏色的關鍵。"
Ito說，研究小組計劃研究恢復McSCs干細胞活力的方法，或者通過物理方式將它們移回它們的毛基質，在那里它們可以產生色素。
在這項研究中，研究人員使用了最新的3D活體成像和scRNA-seq技術，實時地跟蹤細胞在每個毛囊內的衰老和移動。
參考資料：
[1] De-differentiation maintains melanocyte stem cells in a dynamic niche
