Cell封面:著名信号通路与干细胞

【字体: 时间:2011年06月21日 来源:生物通

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  来自纽约大学医学院,耶鲁大学医学院等处的研究人员发现毛囊干细胞和黑素干细胞(melanocyte)通过一个著名的信号通路:Wnt信号通路来共同控制头发的颜色和头发的生长,这说明通过调控Wnt信号途径,也许能揭开白发形成过程之谜,并且有助于黑色素瘤的研究。这一研究成果公布在Cell杂志上,并被作为头条文章进行推荐。

  

生物通报道:来自纽约大学医学院,耶鲁大学医学院等处的研究人员发现毛囊干细胞和黑素干细胞(melanocyte)通过一个著名的信号通路:Wnt信号通路来共同控制头发的颜色和头发的生长,这说明通过调控Wnt信号途径,也许能揭开白发形成过程之谜,并且有助于黑色素瘤的研究。这一研究成果公布在Cell杂志上,并被作为头条文章进行推荐。

文章的通讯作者是纽约大学Langone医学中心皮肤科副教授Mayumi Ito博士,他认为这项研究说明,调控Wnt信号通路,将可以作为白发定向治疗的新治疗手段。Wnt信号通路是一种已知的,在人体的许多生物过程中发挥作用的一种信号通路。

在几十年以前,研究就已经发现头发的毛囊干细胞和色素细胞通过协同作用来控制头发的颜色,但其深层次的原因并不明确。

在这篇文章中,研究人员通过小鼠实验,检测Wnt信号通路如何使毛囊和黑素干细胞协同活动,进而生成有色头发。他们发现Wnt信号通路在两种干细胞系协调和头发色素的产生过程中发挥了关键作用,并且黑素干细胞Wnt信号通路的失活可导致脱色素,头发即呈现出灰色。他们同时还发现头发毛囊干细胞中的异常Wnt信号会阻止头发的再生。

黑素干细胞能产生黑色素,从而使皮肤和头发呈现黑色或深色。当Wnt蛋白结合在黑素细胞的时候,就会激活黑素细胞加速分裂。黑素干细胞可自我置换并分化。分化后的细胞继续产生黑色素,并注入头发之中。这些子细胞产生黑色素的多少,取决于一个人的基因,因而人的头发会有浅黑、金发、红发等多种颜色。

随着人体衰老进程的加速,黑素干细胞无法保全,发生细胞凋亡或者失去应有的功能,因而才会导致头发逐渐变成灰白、白色或银色。这个过程中,Wnt信号蛋白质可能是问题的关键。

除此之外,研究人员还揭示了为什么压力和惊吓会加速头发变白的原因,他们分析了两种可能,一种可能是Wnt信号蛋白与压力导致的化学反应过程相互作用,另一种可能是,压力导致的化学反应过程直接影响到黑素细胞功能失常。

无论如何,这项研究都说明了Wnt信号通路很可能是调控黑素干细胞的关键途径,也为也许能揭开白发形成过程之谜,并且有助于黑色素瘤的研究。

(生物通:万纹)

原文摘要:

Coordinated Activation of Wnt in Epithelial and Melanocyte Stem Cells Initiates Pigmented Hair Regeneration

Highlights
EpSCs express Wnts that activate Wnt signaling in McSCs and EpSCs at anagen onset
Similar to EpSCs, Wnt activation in McSCs commits them to differentiation
Forced Wnt activation in epithelial cells induces their endothelin upregulation
Wnt activated EpSCs express endothelins that promote melanocyte proliferation

Summary
Melanocyte stem cells (McSCs) intimately interact with epithelial stem cells (EpSCs) in the hair follicle bulge and secondary hair germ (sHG). Together, they undergo activation and differentiation to regenerate pigmented hair. However, the mechanisms behind this coordinated stem cell behavior have not been elucidated. Here, we identified Wnt signaling as a key pathway that couples the behavior of the two stem cells. EpSCs and McSCs coordinately activate Wnt signaling at the onset of hair follicle regeneration within the sHG. Using genetic mouse models that specifically target either EpSCs or McSCs, we show that Wnt activation in McSCs drives their differentiation into pigment-producing melanocytes, while EpSC Wnt signaling not only dictates hair follicle formation but also regulates McSC proliferation during hair regeneration. Our data define a role for Wnt signaling in the regulation of McSCs and also illustrate a mechanism for regeneration of complex organs through collaboration between heterotypic stem cell populations.
 

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