纽约大学的科学家一直在研究人的头发为什么会变白,如今有了发现。
据纽约时报报道,纽约大学的科学家发现,头发的生长和不变白需要有两种细胞 “分工合作“,首先需要有毛囊细胞 (hair follicle stem cells,HFSCs) 的持续滋生,生成毛发, 但是毛囊细胞生成的毛发是没有颜色的,需要帮头发“增光添色”的是黑素细胞(melanocyte stem cells, McSCs),黑素细胞会生成黑色素,渗入毛囊细胞,使成长的毛发有颜色。要是McSCs失去在毛囊生长室之间移动的能力,就会来不及为头发“染色”,导致头发变白。因此,只要恢复 McSC 的活力,或将它们移回毛囊生长室,就可能逆转过程。
纽约大学格罗斯曼医学院(NYU Robert I. Grossman School of Medicine)的研究团队以小鼠为实验,研究观察了这个毛发生长和变色的过程,并将发现发表在4 月 19 日的《自然》电子版。
这项发现表明了McSC具有显著的可塑性。这意味着在正常的头发生长过程中,当这些细胞在发育中的毛囊的隔间之间传输时,它们会在成熟轴上不断来回移动。正是在这些隔间内,McSC暴露于影响蛋白质信号的不同成熟度水平。
具体来说,研究团队发现,McSC在其最原始的干细胞状态和成熟的下一阶段,即转运扩增状态之间转换,这取决于它们的位置。随着头发老化、脱落,然后反复生长,越来越多的McSC被困在被称为毛囊凸起的干细胞室中。它们留在那里,不会成熟到转运扩增状态,也不会回到生殖室中的原始位置,在那里,WNT蛋白会促使它们再生为色素细胞。
“我们的研究增加了我们对黑素细胞干细胞如何为头发上色的基本理解,”研究负责人、纽约大学朗格尼健康学院博士后孙琦(Qi Sun)博士说。“新发现的机制提高了黑素细胞干细胞在人类中可能存在相同固定位置的可能性。如果是这样,它通过帮助堵塞的细胞在发育中的毛囊区之间再次移动,为逆转或防止人类头发变白提供了一条潜在的途径。”
研究人员表示,McSC的可塑性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,这些干细胞在成熟时只能沿着既定的时间线朝一个方向移动。例如,转运扩增毛囊细胞永远不会恢复到其原始干细胞状态。孙博士说,这在一定程度上有助于解释为什么即使色素沉着失败,头发也能继续生长。
纽约大学格罗斯曼医学院同一研究团队的早期工作表明,需要WNT信号来刺激McSC成熟并产生色素。这项研究还表明,McSC在毛囊凸起中暴露于WNT信号的程度是位于凸起正下方的毛胚室的数万亿倍。
在对通过拔毛和强制再生使毛发物理老化的小鼠进行的最新实验中,毛囊凸起中含有McSC的毛囊数量从拔毛前的15%增加到强制老化后的近一半。这些细胞仍然不能再生或成熟为产生色素的黑色素细胞。
研究人员发现,如果被卡住的McSC停止了它们的再生行为,因为它们不再暴露于大量的WNT信号,因此它们能够在新的毛囊中产生色素,而新的毛囊会继续生长。相比之下,在两年的整个研究期间,其他继续在毛囊凸起和毛胚之间来回移动的McSC保留了作为McSC再生、成熟为黑素细胞并产生色素的能力。
所以他们认为,研究的下一步是要寻找如何让黑素细胞干细胞恢复运动活力的办法,或者帮将它们移回它们的培养室,在那里它们可以产生色素。或许有一天,就能阻止头发持续变白,甚至逆转这一过程。
题图为黑素细胞(左,粉红色)在毛囊室中(右)激活毛囊细胞色素的发育。(图片:Springer-Nature)
(美国华文网编发)