PLOS:通过改变免疫细胞刺激头发生长

【字体: 时间:2014年12月25日 来源:生物通

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  如何恢复脱发不仅仅是美容从业人员的一项工作。最近,西班牙国立癌症研究中心进行的一项研究,揭示了刺激毛囊生长的一种全新角度。这也为一个更大的问题——如何在成年生物体、尤其是皮肤中再生组织,增加了新的知识。相关研究结果发表在12月23日的《PLOS Biology》杂志。

  

生物通报道:如何恢复脱发不仅仅是美容从业人员的一项工作。最近,西班牙国立癌症研究中心(CNIO)进行的一项研究,揭示了刺激毛囊生长的一种全新角度。这也为一个更大的问题——如何在成年生物体、尤其是皮肤中再生组织,增加了新的知识。相关研究结果发表在12月23日的《PLOS Biology》杂志。

该研究小组发现了一种意想不到的联系——人体免疫系统和皮肤再生之间的关联。根据本研究的作者介绍,来自免疫系统的细胞(称为巨噬细胞,负责吞噬入侵的病原体),也负责激活皮肤干细胞,并诱导毛发的生长。

在人的一生中,干细胞的再生能力可让皮肤进行补充。但是,不同的因素可能会减少它们的再生性,或促进它们的失控生长。当这个过程出错时,就会导致衰老和疾病,包括皮肤癌。巨噬细胞可激活皮肤干细胞,这一发现除了能够为脱发开发治疗方法之外,可能还具有进一步的影响,也可能与癌症研究有关。延伸阅读:《The FASEB Journal》发现人类“无毛”基因

这项研究的作者包括BBVA基金会-CNIO癌细胞生物学项目上皮细胞生物学研究组的Mirna Perez-Moreno和Donatello Castellana,以及曼彻斯特大学和明斯特大学的头发免疫生物学专家Ralf Paus。

Perez-Moreno说:“我们发现,巨噬细胞——其主要功能传统上被认为是抗感染和创面修复,也参与了非炎性皮肤中毛囊干细胞的激活。”

第一手证据
研究人员并不是为了好玩才调查巨噬细胞和头发之间的关系。这项工作是Perez-Moreno四年前从事另一个项目时根据得到的一个观察结果应运而生的。当时,她一直致力于接受抗炎药物的小鼠,这种治疗也可恢复头发的生长。Perez-Moreno实验室相信,解释可能存在于干细胞和免疫细胞之间的近距离通讯,于是他们开始尝试用参与机体防御系统的不同细胞类型进行实验。

经过多年的调查,他们发现,当干细胞处于休眠状态时,由于一个称为细胞凋亡的过程,一部分巨噬细胞会死亡。这会刺激死亡的和活的巨噬细胞分泌出一些因子,反过来这些因子又刺激干细胞,而就是此时头发再次开始生长。

复制这个自然过程
巨噬细胞分泌的一些因子,其中包括一类称为Wnt的蛋白质。研究人员用一种Wnt抑制剂药物(封装在脂质体中)来处理巨噬细胞,通过人为复制这个自然过程,示范巨噬细胞来源的Wnts参与了头发生长的激活过程。正如预期的那样,当他们使用这种药物时,头发生长的激活作用被延迟。

虽然这项研究是在小鼠中完成的,但是研究人员相信,这项发现可能促进用于人类毛发生长的“新治疗策略的发展”。

Donatello Castellana指出,攻击一种类型细胞以影响另一种细胞,这种可能性除了能再生头发之外,可能还有有更广泛的应用。此外,使用脂质体作为一种载体将药物传递给特定细胞,是一种很有前途的实验,这可能对几种疾病的研究有重要启示。

从一个更根本的角度来看,这项研究是为了了解“改变成熟干细胞周围的环境如何能够调节它们的再生能力”。Perez-Moreno说:“当前干细胞领域所面临的挑战之一是,调控成人组织中内源性干细胞库的激活,以促进再生,而无需移植。”

生化对话
众所周知,巨噬细胞是参与干细胞周围环境中存在的生化对话的关键细胞。作者这样说道:“我们的研究强调了巨噬细胞作为皮肤再生过程中调节器的重要性,超越了它作为吞噬细胞(免疫系统细胞)的主要功能。”

研究人员的下一个目标是,表征参与皮肤干细胞激活的巨噬细胞类型,以及它们在病理条件下(包括皮肤癌)对干细胞调控的影响。

Perez-Moreno解释说:“巨噬细胞是一种非常多样化的细胞群。十年前,科学家们发现,除了来自于骨髓,巨噬细胞还来源于妊娠期的卵黄囊,甚至还有其他在组织内增殖的巨噬细胞。皮肤定居巨噬细胞其来源的多样性尚不完全清楚。”

(生物通:王英)

生物通推荐原文摘要:
Macrophages Contribute to the Cyclic Activation of Adult Hair Follicle Stem Cells
Abstract: Skin epithelial stem cells operate within a complex signaling milieu that orchestrates their lifetime regenerative properties. The question of whether and how immune cells impact on these stem cells within their niche is not well understood. Here we show that skin-resident macrophages decrease in number because of apoptosis before the onset of epithelial hair follicle stem cell activation during the murine hair cycle. This process is linked to distinct gene expression, including Wnt transcription. Interestingly, by mimicking this event through the selective induction of macrophage apoptosis in early telogen, we identify a novel involvement of macrophages in stem cell activation in vivo. Importantly, the macrophage-specific pharmacological inhibition of Wnt production delays hair follicle growth. Thus, perifollicular macrophages contribute to the activation of skin epithelial stem cells as a novel, additional cue that regulates their regenerative activity. This finding may have translational implications for skin repair, inflammatory skin diseases and cancer.


 

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