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白发“重返”黑发将成现实!Nature重磅:头发变白,竟是这个细胞在“搞鬼”?

精准医学  · 公众号  ·  · 2023-04-27 21:30

正文

你在哪个瞬间突然觉得自己老了?是否也是“在照镜子整理头发的时候,突然发现自己多了根白发”的那一瞬间?


“白发三千丈,缘愁似个长。不知明镜里,何处得秋霜。”随着生活和工作压力的增加,不少人未老却先白了头,白发似乎来得很早很突然。这白发一多,就更易发愁;愁绪一多,头发白得更厉害,属于是恶性循环了。


究竟为何头发会变白?除了染发,真没有其他办法能使头发“返白还黑”了嘛?


近日,来自美国纽约大学的研究团队在 Nature 上发表的重磅研究 Dedifferentiation maintains melanocyte stem cells in a dynamic niche 揭示了头发变白的机制——


黑色素细胞干细 胞(McSC) 被形象地称为YO-YO细胞,呈现出动态变化的状态,可以在毛囊干细胞和过渡扩充细胞之间转化,具有“可逆性”的特点,从而实现毛发的上色;但随着年龄的增长,McSC数量上升导致其会出现被“卡住”的情况,无法回到原位,生成的色素细胞变少,自然会导致头发变灰甚至变白。


换个方向想,要是能解救“卡住”的McSC,让它继续自己的YO-YO之路,找回给头发染色的能力,岂不是能够实现白发逆转为黑发 (无需染发)


https://doi.org/10.1038/s41586-023-05960-6


在了解白发的形成过程之前,小编需要先为大家介绍个医学领域“爆火”的概念—— 干细胞 (Stem Cell)


细胞是人体最小的结构和功能单位,所有的细胞都是由干细胞分化而来的;而哺乳动物的组织再生以及自我修复,也主要取决于成体干细胞的分化能力。


通常理解下,一个未分化的干细胞会导向两种结局: 一是 通过自我更新来维持自身; 二是 进入过渡扩增 (TA) 的中间分化状态,最终在组织再生过程中产生功能分化的细胞。不过,无论是哪一种,干细胞分化往往被视为“单向”的。


而在以往的认知中,科学家们以为“负责毛发色素沉着”的McSC和所有其他的干细胞类似——McSC通常位于休止期毛囊 (HFs) 的隆起区和毛胚区,分别被毛囊上皮干细胞和祖细胞包绕着,共同构成了McSC的生态位;当进入生长期时,McSC分化出黑色素细胞,迁移至毛球处,并在那里产生黑色素,使头发保持黑色。


但真实情况果真如此?


为了探究头发变白的真实机制,研究者采用3D活体成像和单细胞RNA测序技术对小鼠的McSC进行了持续观察,结果出乎意料。


McSC的分化竟然不是单向的,而是处于一种独特的、可逆性的YO-YO式移动状态!


McSC的移动轨迹


研究者观察到,在 毛囊休止期(Telogen) ,大多数McSC位于 毛胚区 (即下图中的Hair germ) ,仅有少数会出现在 隆起区(即下图中的Bulge) 。这个时期,McSC处于未分化状态。


但一旦进入了 毛囊生长初期(Anagen onset) ,McSC竟开始向下移动;与此同时,McSC的成熟状态也随着位置的变化而发生改变。


到了 毛囊生长中后期(Mid-to-late anagen) ,McSC会一直移动至毛囊底部的 毛球(即下图中的Hair bulb) 处,并分化成为成熟的色素细胞,实现色素沉着,使得头发变为黑色。


McSC的移动以及染黑过程


有意思的来了!当完成了上述的过程之后, McSC不仅重新回到了毛胚区,还实现了“返老还童”,即返回到干细胞状态,等待下一次毛发生长期。


McSC的这种YO-YO分化过程与此前的所有干细胞均不同,这个循环往复的过程甚至持续了两年之久,几乎接近于小鼠成年后的寿命,保证了“朝如青丝”。


那么, “暮成雪”是如何形成的呢?


在以往的研究中,科学家发现McSC会比其他的成体干细胞更早失效,导致白头发的出现往往早于器官及系统的衰老。这背后的原因,也和上述提到的YO-YO分化过程有着紧密的联系——事实上, McSC在上下移动的过程中很容易受到损害,具有 脆弱性







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