随着年龄增长,头发逐渐变白是一种正常的老化现象,但是具体的作用机制仍存在许多谜团。近日在《Nature》发表的一项新研究中,纽约大学格罗斯曼医学院(NYU Grossman School of Medicine)的研究团队发现黑色素干细胞(Melanocyte stem cells,McSCs)所具有的独特能力,有望能为白发研究带来新方向。
洞悉 iPSC 产业新趋势,满足迫切医疗需求!专访 RxCell 执行长曾宪敏博士(基因线上国际版)具备独特可塑性的 McSCs
McSCs 被广泛认为与头发色素的沉积紧密相关,然而相较于其他成体干细胞,McSCs 系统的凋亡速度更快,这也导致人类和小鼠的头发随着老化逐渐斑白。为了更加深入地了解 McSCs 系统的层次结构,纽约大学的研究团队对小鼠皮肤细胞进行了研究,并从中发现了干细胞独特的可塑能力。
McSCs 会分化形成黑色素细胞,过去科学家们普遍认为未分化的 McSCs 和后代细胞会分隔在毛囊的不同部位。然而,此次实验中发现,研究团队发现在正常的毛发生长过程中,McSCs 会持续在发育中的毛囊之间移动。由于这些毛囊中的 WNT 蛋白信号水平对 McSCs 的成熟度影响不一致,因此 McSCs 会在原始干细胞状态和下一个“暂时增生”(Transit-amplifying state)的成熟阶段之间转换。
然而随着年龄增长,头发经历反复老化脱落、重新长出的过程,会有越来越多的 McSCs 被卡在称为毛囊隆突(Hair follicle bulge)的干细胞区室中导致运动受阻。当毛囊隆突区域的 WNT 信号明显低于其他区域时,这些滞留的 McSCs 不再进入暂时增生阶段,但同时也无法回到原本的位置去透过 WNT 信号的刺激再生成为成熟的黑色素细胞。这导致头发无法获得黑色素,最终新生长的头发继而呈现灰色或白色。
解决 McSCs 堵塞问题就能逆转头发老化?
在小鼠实验中,研究人员观察到当小鼠的毛发经历拔除和强制再生等物理老化过程时,毛囊隆突中 McSCs 的含量比例从拔除前的15%显著增加至50%。这些被困住的 McSCs 停止再生,无法在新生长的毛囊中生成黑色素。相比之下,持续在毛囊隆突和原始位置之间移动的其他 McSCs 在研究的两年期间仍能够持续进行再生,成熟为黑色素细胞并产生黑色素。
研究团队指出 McSCs 的运动性和可逆分化能力在保持头发健康和不褪色方面起著关键作用。因此,帮助被困住的黑色素干细胞重新移动,或许具备逆转或预防头发变白的潜力。团队计划未来将持续投入研究,探索使 McSCs 恢复活力或通过物理手段将其移回原始位置的方法。
延伸阅读:发现工作记忆障碍可能成因,为生物衰老研究揭开新一页参考资料:
1. Nature, 2023, https://www.nature.com/articles/s41586-023-05960-6
2. https://nyulangone.org/news/study-links-stuck-stem-cells-hair-turning-gray
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