Cell Metabolism：还在为脱发烦恼？研究表明微调毛囊干细胞代谢，可治疗脱发
2020-10-04 生物世界 Bio生物世界
古往今来，脱发一直是一个令人类十分苦恼的难题，人类治疗脱发的进展明显远远落后于人类科技进步。而且，脱发的问题，似乎用钱也解决不了，不然，当今世界首富、亚马逊总裁贝索斯应该也不至于脱发如此彻底。
古往今来，脱发一直是一个令人类十分苦恼的难题，人类治疗脱发的进展明显远远落后于人类科技进步。而且，脱发的问题，似乎用钱也解决不了，不然，当今世界首富、亚马逊总裁贝索斯应该也不至于脱发如此彻底。
在现代社会，随着工作、生活和学习压力的增大，焦虑等负面情绪折磨着我们的身体，你是否偶然发现镜子里的自己，不知从何时起，变得气色衰弱，头发枯槁稀疏，发际线也在不知不觉中悄然后移？
全世界有数以亿计的男性，女性甚至是儿童饱受脱发困扰，遗传、衰老、分娩、癌症治疗、烧伤以及压力等都可能导致脱发。
更重要的是，脱发虽然不会造成严重的健康问题，但会严重影响个人形象，从而损害自尊心并带来情绪创伤，严重者甚至会导致抑郁，这一现象在年轻男女性中更为常见。且令人遗憾的是，尽管受脱发困扰的群体如此之大，但目前并没有有效的解决方法。
近日，德国马克斯·普朗克老龄生物学研究所的研究人员在 Cell Metabolism 杂志发表题为：GlutamineMetabolism Controls Stem Cell Fate Reversibility and Long-Term Maintenance inthe Hair Follicle 的研究论文。
这项研究发现了一种防止脱发的新机制：对头发再生至关重要的毛囊干细胞，可以通过改变它们的代谢状态来应对组织中的低氧浓度，从而延长它们的寿命。
正所谓“压力越大，头发越少”。无论是工作、生活还是学习，大家的压力都是杠杠的。不得不说，成年人的生活，除了发胖和脱发之外，其他都很不容易。不知何时起，你是否偶然发现镜子里的自己，头发枯槁稀疏，而发际线也在不知不觉间悄然后移？
在日常生活中，皮肤和毛囊会不断被各种环境因素损害，比如紫外线辐射。据估计，人平均每天脱落5亿个细胞和100根毛发，相当于1.5克的物质。与此同时，受损的皮肤和毛囊会不断地被移除和更新，而毛囊干细胞则在这一过程中发挥重要作用。
总的来说，干细胞是一类特化的、高度增殖和长寿的细胞，人体的许多组织功能依赖于干细胞的健康活动。因此，干细胞的受损或数量减少会导致人的衰老。
本研究的首席科学家Christine Kim博士表示：“尽管干细胞在衰老中的关键作用已被确立，但人们对调节这些重要细胞长期维持的机制知之甚少。毛囊干细胞是一类功能已被清楚了解且可被明确识别的干细胞，同时也是研究这个重要问题的完美模型系统。”
为了了解是什么使得毛囊干细胞（HFSCs）在功能上不同于它们分化的子细胞，研究小组探究了这两者的转录和代谢情况。有趣的是，他们的研究结果表明毛囊干细胞与其子细胞具有不同的代谢特征。
HFSCs和早期祖细胞具有不同的代谢特征
Kim博士等通过进一步分析预测，代谢主调节因子mTOR通路的重要分子Rictor将参与到这个过程中，而mTOR信号转导通路调节细胞的生长、能量和氧气消耗等过程。
在更详细的分析中，研究团队发现，毛囊干细胞的消耗是由于代谢灵活性的丧失——在每一个再生周期的末尾，一根新的毛发被制造出来，与此同时，毛囊干细胞会回到它们特定的位置，并恢复到静止状态。
进入生长期与体内上毛囊干细胞氧化增加有关
实际上，毛囊干细胞生活在低氧可用性的环境中。因此，毛囊干细胞倾向于使用葡萄糖而不是谷氨酰胺作为能量和蛋白质合成的碳源，这种转变是由低氧浓度和Rictor信号触发的。而Rictor的敲除将破坏毛囊干细胞命运逆转的能力，触发了缓慢的、依赖于年龄的毛囊干细胞衰竭和年龄引起的脱发。
对此，文章的另一位作者XiaoleiDing解释道：“我们研究的关键发现是，所谓的‘命运可逆性’需要从谷氨酰胺代谢和细胞呼吸转化为糖酵解。”
本研究的模式图
为了增强研究发现的说服力，Ding等还构建了Rictor敲除的基因小鼠模型，并观察到缺失Rictor的小鼠显着延迟了毛囊的再生和循环，这表明干细胞调节功能受损。并且，随着年龄的增长，这些老鼠出现了脱发和干细胞数量的减少。
Rictor敲除的基因小鼠模型表现出脱发特征
最后，文章的通讯作者之一、德国科隆大学的皮肤科医学教授Sabine Eming表示，他们未来的一个主要研究目标是如何将这些临床前发现转化为可能的药物，以防止毛囊老化，从而减少脱发患者的脱发现象。
尤其感到兴奋的是，使用谷氨酰胺酶抑制剂能够恢复Rictor缺失小鼠的干细胞功能，证明了修改代谢途径可能是增强我们组织再生能力的一种强大方式。
原始出处：
Christine S Kim 1, Xiaolei Ding 2, Kira Allmeroth 1, et al.Glutamine Metabolism Controls Stem Cell Fate Reversibility and Long-Term Maintenance in the Hair Follicle.Cell Metab. 2020 Aug 31;S1550-4131(20)30424-1. doi: 10.1016/j.cmet.2020.08.011.
作者：生物世界
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