头发生长问题的根源是什么?

【字体: 时间:2017年07月17日 来源:

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  7月11日《eLife》杂志报道,所有毛发由单一分子机制调节,从而保证所有体表有效的毛发生长,避免形成斑秃(bald patches),同时,这一机制也控制着不同身体区域的不同毛发生长密度。

  

没有谁是一座孤岛
John Donn

没有谁是一座孤岛
在大海里独踞
每个人都像一块小小的泥土
连接成整个陆地
如果有一块泥土被海水冲刷
欧洲就会失去一角
这如同一座山岬
也如同一座庄园
无论是你的还是你朋友的
无论谁死了
都是我的一部分在死去
因为我包含在人类这个概念里
因此
不要问丧钟为谁而鸣
丧钟为你而鸣

现在,加州大学欧文分校的科学家们正在歌唱一首新诗:没有哪根头发是一座孤岛,在体表独踞,每根头发都像一个小小的发报机,协调而茂密地连成一片……


对野生动物来说,这项调节机制对野外生存至关重要。对人类来说,这项发现有可能解决秃顶和不必要的毛发生长等问题,可帮助进一步理解其他快速更新组织,如肠道和骨髓的再生快慢协调工作。

在本文中,研究人员使用了首个毛发生长不良小鼠模型来分析导致类似人类脱发的行为。这项研究由发育&细胞生物学助理教授Maksim Plikus实验室和数学教授Qing Nie实验室共同完成。Plikus实验室的Ji Won Oh和Nie实验室的Qixuan Wang是文章共同一作。

发育&细胞生物学助理教授Maksim Plikus

数学教授Qing Nie

毛如何沟通
研究者们重点研究了与胚胎发育和组织再生有关的Wnt信号通路和毛发生长抑制因子骨形成蛋白的相互作用。

虽然先前研究已经表明,Wnt-BMP信号能调节特定身体部位的毛发生长,但不同皮肤区域之间如何相互通信以协调负责二者之间区域的毛发生长情况仍不得而知。

结合Nie实验室的数据建模专业知识,Plikus实验室的皮肤专家们发现Wnt-BMP监管存在于所有皮肤。

“两个语言不通的邻国如何洽谈接壤领土管理问题呢?皮肤毛发生长调节实际上也类似这个问题,”Plikus说。“我们发现,尽管腹部和背部皮肤之间可能存在不同信号‘方言’,但所有毛发似乎都能用相似的‘单词’和‘句子’相互理解。”

头发生长
这种复杂信号解析能揭示人类毛发生长不规则的根源,并提出解决办法。例如,额叶和树冠区域是比较常见的男性秃发类型,脑后部秃发并不常见。成年人头皮部毛发之间的信息传递似乎停止了,每个毛囊都被认为是独立生长的。

“如果能重新激活非秃和秃区之间的头发通信,生长信号就可以蔓延整个头皮,防止区域性脱发,”Plikus说。

“头皮以外,身体其他部位如面部、手臂和腿部有时会显示过度的毛发生长,”Plikus补充道。“我们的研究结果表明,毛囊信号串扰(crosstalk)升高可能是导致体表多毛的主要原因。”

Plikus说,Wnt和BMP信号活动可受药物调节。“我们的研究确定了一些毛发生长非常青睐的Wnt-BMP信号类型和一些能阻止毛发生长的类型,这提供了一个能服务于毛发生长的Wnt-BMP水平优化路线。”

Plikus补充,除Wnt和BMP外,其他信号因素也与毛发强健呈正相关,这些信号将是我们的下一步研究计划。

Nie指出,对复杂生物功能研究来说实验操作存在局限性,在这种情况下数学模型可以极大地施以辅助作用。他说“我们的新数学模型能预测头发之间信号传递的细节,这一点很难用标准生物学实验来一一揭示。”

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原文标题:A multi-scale model for hair follicles reveals heterogeneous domains driving rapid spatiotemporal hair growth patterning

延伸阅读:为什么矮个子男士容易秃顶?

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