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《自然》子刊:啵~~你的毛囊干细胞它跑路了!科学家发现秃头新原因,毛囊干细胞竟会悄悄逃走丨科学大发现

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奇点网 2021-10-12 20:53
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前段时间看了个纪录片《克拉克森的农场》,(发际线告危)的克拉克森和年轻农夫小伙的一段对话给我笑坏了。

然后笑着笑着我就沉默了,说得好像谁头发很多一样……(以及这个老头种地的片真的很好看)

头发不够用这个事儿,确实是字面意义上的当代人头顶大事。天赋异禀头发丰厚的人也不要得意,随着年龄增长,组织和器官功能衰退,头发渐行渐远那也是不可避免的。

要问头发是怎么没的,最近《自然·衰老》杂志上的一项研究简直是让我开了眼了。在我们辛辛苦苦保护头发的同时,毛囊干细胞竟然在悄悄策划逃跑行动![1]

科学家还拍到了干细胞逃跑的过程,怎么说呢,感觉画面自带音效啊,啵儿的一下干细胞就跑了啊!

干细胞脱离毛囊过程,非常动感

干细胞的自我更新能力是维持组织和器官功能的基础,一直以来学界都普遍认为,干细胞的衰竭是衰老的标志[2]。

在毛发这件事上也是一样。为什么衰老的人/动物会毛发变白变稀疏呢?大概也许应该,想来就是毛囊干细胞衰竭了吧。

然而实际上,很少有研究直接观察到了在衰老组织中的干细胞的活动,我们目前的相关认知,主要是来自对干细胞数量和功能的间接测量,非常有局限性。

特别是之前根本没有研究在衰老的活体动物中观测毛囊干细胞,所以这次来自美国西北大学的科研团队就用荧光蛋白标记了小鼠的毛囊干细胞,进行了一番观察。

从图像中可以看到,6-8个月大的年轻小鼠毛囊干细胞群位于皮脂腺下方,空间形态非常清晰;但是20月以上的衰老小鼠毛囊细胞数量少了很多,位置上移,毛囊的体积也缩小了

而且,还有一些细胞不知道为什么,跑到毛囊外面去了!

毛囊(白圈)皮脂腺(红圈)

箭头处是逃逸的干细胞

这种情况不算罕见,大约有5.8%衰老毛囊出现了这样细胞“逃逸”的现象,而且有细胞逃逸的毛囊形态上明显也比没有逃逸的毛囊萎缩得更厉害。

令人惊讶的是,研究者还专门分析了年轻小鼠与衰老小鼠毛囊中凋亡细胞的数量,发现并没有区别

这说明衰老毛囊大小“缩水”、功能缺失的,很可能并不是由于干细胞的死亡,而是它们都跑了!

实际的成像结果中观察到毛囊干细胞向周围的真皮层逃逸

为什么会出现这样的变化呢?

研究者们分析了年轻小鼠和年老小鼠组织样本的基因表达水平,发现衰老组织中表达下调的基因主要几种与细胞粘附、损伤反应、细胞连接组装和细胞外基质(ECM)上

其中比较重要的两个下调的基因是Foxc1Nfatc1,它们通过复杂的基因网络调控着毛囊干细胞的衰老。

研究者敲除了小鼠的这两个基因。幸运的是,双敲除小鼠身体基本上非常健康,寿命与常鼠无异;不幸的是,双敲除小鼠从5个月大的时候就有了脱发的迹象,12-16个月大的时候更是基本失去了毛发

5个月大(d)16个月大(e)

虽然没毛,但很健康,但是没毛……

在双敲除小鼠中,研究者更仔细地观察到了干细胞逃跑的过程。

干细胞会先变个形,从正常的圆形细胞拉伸变细,奋力“挤”过基底膜上的孔隙,然后获得自由。(I'm Free!)

个别细胞能逃离得很远,比如下图红色箭头标记的细胞就迁移了16μm,对细胞来说可是不短的一段距离了。

红、绿箭头标记的两个逃跑细胞,红色标记跑得更远

干细胞逃逸的现场照片

另外一张动图也很有趣,给大家看一下。

红色圈内是正在分裂的细胞,黄色箭头标记的是逃走的干细胞,绿色箭头标记的是正在凋亡的细胞。

不过遗憾的是,研究者们并没能发现一个决定性的基因来阻止干细胞逃走。这也不奇怪,毕竟衰老是个非常复杂的过程,这中间应该有很多基因在起作用。看来寻找解决办法还是蛮任重道远的。

哎,也是不懂毛囊干细胞想干嘛,毛囊到底有啥不好,为啥要跑,跑了去哪,在外面流浪多辛苦啊,赶紧回来长头发吧……

参考资料:

[1]https://www.nature.com/articles/s43587-021-00103-w

[2]López-Otín, C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M. & Kroemer, G. The hallmarks of aging. Cell 153, 1194–1217 (2013).

本文作者 | 代丝雨

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