间歇性禁食影响毛发生长之谜:多器官关联与潜在干预策略

【字体: 时间:2025年02月26日 来源:Cell Research 28.2

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  为探究 IF 与皮肤健康关联,尤其是对毛发生长的影响,相关研究人员开展研究。结果发现 IF 会阻断毛发再生,揭示其机制并找到预防方法。此研究对理解器官间通信和干细胞维持意义重大,推荐科研读者阅读。

  
陈及其同事探究了间歇性禁食(IF)与皮肤健康之间的联系,重点研究了 IF 对毛发生长的影响,发现 IF 期间毛发再生受到抑制。

间歇性禁食(IF)是一种每天依靠长时间禁食的饮食模式。在实验生物模型中,这种模式已被证明对整体健康几乎普遍有益,有助于促进长寿、肠道健康和认知功能<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" aria-label="Reference 1" title="Longo, V. D. & Mattson, M. P. Cell Metab. 19, 181–192 (2014)." href="/articles/s41422-025-01082-y#ref-CR1" id="ref-link-section-d32894660e343">1</a>。然而,来自小鼠和人类模型的最新数据呈现出更为复杂的情况<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" title="Matta, L. et al. Cell Rep. 44, 115225 (2025)." href="#ref-CR2" id="ref-link-section-d32894660e347">2</a>,<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" title="Sun, M. L. et al. EClinicalMedicine 70, 102519 (2024)." href="#ref-CR3" id="ref-link-section-d32894660e347_1">3</a>,<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" aria-label="Reference 4" title="Mihaylova, M. M. et al. Cell Stem Cell 22, 769–778.e4 (2018)." href="/articles/s41422-025-01082-y#ref-CR4" id="ref-link-section-d32894660e350">4</a>。该养生法一些所谓的积极效果,与全身不同类型干细胞的再生有关,如肠道干细胞和造血干细胞<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" aria-label="Reference 5" title="Cheng, C. W. et al. Cell Stem Cell 14, 810–823 (2014)." href="/articles/s41422-025-01082-y#ref-CR5" id="ref-link-section-d32894660e354">5</a>。陈等人<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" aria-label="Reference 6" title="Chen, H. et al. Cell 188, 157–174.e22 (2025)." href="/articles/s41422-025-01082-y#ref-CR6" id="ref-link-section-d32894660e358">6</a>对 IF 在毛囊干细胞(HFSCs)调控下对毛发生长的影响进行了全面研究。HFSCs 存在于每个毛囊中,负责启动活跃毛胚的生成,进而形成新的生长毛囊和毛干。陈等人探究了 IF 对 HFSCs 的影响,揭示了禁食诱导的神经信号与毛发生长之间的联系。

陈等人采用了两种常用的 IF 方案:16/8 限时进食法和隔日禁食法,在整个研究过程中,这两种方案均呈现出相似的效果。16/8 限时进食法是指在 8 小时内进食,16 小时禁食。隔日禁食法则是在进食日和禁食日交替进行。研究人员发现,与持续进食的小鼠相比,采用禁食方案的小鼠毛发生长受到干扰。有趣的是,这些小鼠虽从禁食方案中获得了积极的代谢益处,但毛发生长仍受到负面影响。为深入探究禁食小鼠毛发生长受干扰的原因,研究人员对 HFSCs 进行了检查,发现禁食小鼠的 HFSCs 发生了细胞凋亡。研究人员还发现,禁食时间越长,死亡的 HFSCs 数量越多,完成一个毛发周期所需的时间也越长。为阐明禁食期间 HFSCs 凋亡的原因,研究人员首先聚焦于已知对 HFSCs 重要的营养感知通路,但他们发现细胞营养传感器如 mTORC1 并未参与其中。

之后,陈等人探究了与脂肪细胞的关系,因为禁食会引发脂肪分解,且皮肤中存在一层丰富的脂肪细胞,位于 HFSCs 微环境内或附近,已知这些脂肪细胞在毛发生长和干细胞维持中发挥作用。他们假设脂肪细胞与 HFSCs 存在信息交流,并在某种程度上促使 HFSCs 发生凋亡。研究人员发现,禁食期间脂肪细胞会进行脂解作用,即脂肪细胞被分解的过程。在脂解过程中,甘油三酯被分解,释放出游离脂肪酸进入 HFSCs 微环境。通过多种基因敲除实验来调控脂肪酸氧化,研究人员发现当脂肪酸氧化被阻断时,HFSCs 凋亡减少。为验证这一点,他们将游离脂肪酸注射到非禁食小鼠的皮肤中,发现这会诱导 HFSCs 发生凋亡。此外,陈等人确定禁食是导致脂解的原因,进而引发 HFSCs 凋亡。虽然此前有研究表明皮肤中的脂肪细胞层是 HFSCs 内环境稳定的关键调节因素,但此前并未将其与脂解和饮食联系起来<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" aria-label="Reference 7" title="Festa, E. et al. Cell 146, 761–771 (2011)." href="/articles/s41422-025-01082-y#ref-CR7" id="ref-link-section-d32894660e368">7</a>

这促使研究人员深入探究肾上腺的作用,已知肾上腺会对禁食做出反应,将皮质醇和肾上腺素等激素释放到血液中。Hsu 实验室之前的研究表明,这些激素对 HFSCs 的激活有显著影响<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" aria-label="Reference 8" title="Choi, S. et al. Nature 592, 428–432 (2021)." href="/articles/s41422-025-01082-y#ref-CR8" id="ref-link-section-d32894660e374">8</a>,<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" aria-label="Reference 9" title="Shwartz, Y. et al. Cell 182, 578–593.e19 (2020)." href="/articles/s41422-025-01082-y#ref-CR9" id="ref-link-section-d32894660e377">9</a>。在此项研究中,陈等人发现这两种激素都能诱导皮肤中的脂解作用,并且在小鼠禁食期间,这两种激素的水平均有所升高(图 1)。鉴于 Hsu 的研究表明,与压力相关的皮质醇升高会阻断毛发周期,这一发现颇具意义。在将皮质醇和肾上腺素注射到小鼠皮肤后,陈等人观察到皮肤中广泛的脂解现象和 HFSCs 凋亡,进一步证实了这些激素与整个研究中观察到的下游效应之间存在直接关系。这些有趣的发现强调,多个器官之间能够针对饮食改变等生理变化进行信息交流。
【此处插入图 1 相关描述,格式与原文一致,含图片展示及文字说明】

随后,陈等人探索了预防 HFSCs 凋亡和脱发的方法。在对禁食小鼠的 HFSCs 进行分离和分析时,研究人员发现禁食的 HFSCs 中变化最为显著的通路是氧化应激反应、线粒体功能障碍和细胞凋亡。对这些细胞的进一步表征显示,禁食会导致线粒体活性氧(ROS)水平升高。维生素 E 等抗氧化剂可以对抗氧化应激,在禁食小鼠的皮肤上局部涂抹维生素 E,确实有效地预防了 HFSCs 凋亡,使毛发生长程度与对照小鼠相似。虽然这些机制是在动物模型中得出的,但了解禁食如何影响人类毛囊显然也具有重要意义。研究人员将这项研究扩展到一项针对多名进行 IF 的人群的临床试验,观察毛囊对这种饮食方案的反应。在这项临床试验中,进行 IF 的受试者表现出脂解激素水平升高和毛发生长停滞的现象,这与在小鼠实验中观察到的结果一致。研究人员甚至在人类受试者中检测到脂肪酸水平升高,这与在小鼠实验中确定的机制相符。

这项卓越研究的发现不仅局限于禁食的影响,还涉及器官间的信息交流和干细胞的维持。在衰老或脱发的背景下,可以进一步探索这些机制,以调控 HFSCs 的激活,从而有可能促进毛发生长。尽管不同组织中的干细胞对环境信号和饮食调控的反应可能不同,但这项研究阐明了整体生理变化如何足以影响干细胞的存活和激活。值得注意的是,通过任何方式导致的急剧体重减轻都与脱发有关,即休止期脱发<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" aria-label="Reference 10" title="Rebora, A. Dermatology 195, 209–212 (1997)." href="/articles/s41422-025-01082-y#ref-CR10" id="ref-link-section-d32894660e410">10</a>。研究人员注意到了这种相关性,但也指出此前 IF 导致的体重减轻与脱发并无关联。观察 GLP1 激动剂疗法引起的体重减轻是否也会对 HFSCs 产生同样的压力将是一个有趣的研究方向,因为休止期脱发是这种疗法已知的副作用。

同样,Yilmaz 团队最近的研究表明,IF 还会对肠道中的干细胞增殖和肿瘤发生产生影响,这表明热量限制对干细胞具有进一步的全身效应<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" aria-label="Reference 11" title="Imada, S. et al. Nature 633, 895–904 (2024)." href="/articles/s41422-025-01082-y#ref-CR11" id="ref-link-section-d32894660e417">11</a>;Matta 等人的研究则显示,IF 会干扰胰腺中 β 细胞的成熟<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" aria-label="Reference 2" title="Matta, L. et al. Cell Rep. 44, 115225 (2025)." href="/articles/s41422-025-01082-y#ref-CR2" id="ref-link-section-d32894660e421">2</a>。已知生酮饮食和高脂肪饮食会诱导脂解作用并增加循环中的游离脂肪酸<a data-track="click" data-track-action="reference anchor" data-track-label="link" data-test="citation-ref" aria-label="Reference 12" title="Padidar, S. et al. Dig. Dis. Sci. 57, 1866–1874 (2012)." href="/articles/s41422-025-01082-y#ref-CR12" id="ref-link-section-d32894660e425">12</a>,因此,确定其他特定饮食和进食方案的影响,对于进一步了解其对 HFSCs、毛发周期以及所有其他组织中的干细胞的作用至关重要。这一新兴研究领域进一步强化了这样一种观点,即饮食或运动引起的身体变化可能对身体的任何器官产生特定影响。因此,正如之前关于神经干细胞和运动的研究所表明的那样,IF 可能会对全身的干细胞功能产生积极或消极的影响。

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