限制常见食物中的氨基酸可能会加速伤口愈合

科学家发现，原本用于维持毛发生长的成体干细胞有时会被重新定向用于修复皮肤，而常见食物中的氨基酸丝氨酸可以调节这一过程。研究结果表明，限制丝氨酸的摄入或许可以加速伤口愈合。

　　

皮肤有两种成体干细胞：表皮干细胞和毛囊干细胞。它们的作用似乎非常明确：维持皮肤功能或维持毛发生长。但 洛克菲勒大学的研究 表明，毛囊干细胞 (HFSC) 可以切换角色，在皮肤受损时参与修复。这些细胞是如何知道何时切换的呢？

这项研究的最初发现背后的实验室现在已经确定了一个关键信号，告诉 HFSC 何时停止毛发周期并开始皮肤修复：一种综合应激反应 (ISR)，它指示干细胞为基本任务保存能量。

在皮肤中，一种名为丝氨酸的非必需氨基酸能够感知营养不足，这种氨基酸存在于肉类、谷物和牛奶等常见食物中。正如 《细胞代谢》杂志最近 发表 的一项研究表明，当丝氨酸水平下降时，ISR 会被激活，导致 HFSC 减缓毛发生长。如果皮肤在营养不足的同时还受到损伤，ISR 会进一步升高，导致毛发生长停止，并将精力集中在皮肤修复上。这种优先级的重新调整可以加速愈合过程。

“丝氨酸缺乏会触发一种高度敏感的细胞‘拨盘’，从而微调细胞的命运——趋向皮肤，远离毛发，”第一作者 Jesse Novak 说道。他目前是威尔康奈尔大学三院医学博士-哲学博士项目的博士生，曾是洛克菲勒大学 罗宾·切默斯·诺伊斯坦哺乳动物细胞生物学和发育实验室的博士生，该实验室由Elaine Fuchs领导 。“我们的研究结果表明，我们或许能够通过饮食或药物控制丝氨酸水平，从而加速皮肤伤口的愈合。”

成人组织中蕴藏
着干细胞库，它们紧密平衡细胞增殖、分化和周转，以维持体内平衡（即正常功能）并修复伤口。但人们对它们的代谢需求仍知之甚少。在这项研究中，Novak 旨在识别维持干细胞在日常运作中正常运转的代谢因素，并追踪当损伤迫使 HFSC 参与伤口修复时，它们会发生哪些变化。

“我们遇到的大多数皮肤伤口都来自擦伤，这会破坏皮肤的上半部分。这个区域是干细胞池的所在地，这些干细胞通常负责伤口修复。但当这些细胞被破坏时，就会迫使毛囊干细胞承担修复的主导作用，”诺瓦克说。“了解到这一点后，我们认为，追踪这些皮肤细胞在伤口愈合过程中的作用，可以提供一个非常好的模型，用于测试代谢物是否以及如何调节整个过程。”

Fuchs实验室先前的研究结果表明，癌前皮肤干细胞会对体内循环的丝氨酸产生依赖，而通过限制饮食中的丝氨酸可以阻止这些细胞完全癌变。这些发现表明，这种代谢物是肿瘤形成的关键调节因子，并启发了人们开展无丝氨酸饮食作为癌症治疗的试验。但此前，人们尚不清楚饮食中缺乏丝氨酸会如何影响正常组织功能。因此，Novak将研究重点放在了这种氨基酸上。

研究结果：
研究团队对毛囊干细胞进行了一系列代谢压力测试，方法是剥夺其饮食中的丝氨酸，或利用基因技术选择性地阻止小鼠毛囊干细胞产生丝氨酸。他们发现丝氨酸与ISR保持着直接且持续的沟通，而ISR是组织状态失衡时激活的触发器。当丝氨酸水平较低时，HFSC会抑制毛发生长，而毛发生长需要大量的能量。

转向另一项压力挑战，该团队随后将重点放在伤口修复上。他们发现，ISR 在损伤后也会在 HFSC 中激活。此外，当小鼠同时经历丝氨酸缺乏和损伤时，钟摆会进一步摆动，抑制毛发再生并促进伤口修复。通过这种方式，ISR 可以测量整体组织压力水平，并相应地确定再生任务的优先级。

“没人喜欢掉头发，但当事关在压力之下生存时，修复表皮就显得尤为重要，”福克斯说道。“一块毛发的缺失对动物来说并不构成威胁，但未愈合的伤口才是。”

命运攸关
显然，低水平的丝氨酸对干细胞的命运和行为有显著影响。但反之呢？例如，高剂量的丝氨酸能增强毛发生长吗？

不幸的是，对于任何脱发的人来说，身体都会严格控制血液循环中丝氨酸的含量。当诺瓦克给老鼠喂食比正常水平高六倍的丝氨酸时，它们的丝氨酸水平只上升了50%。

“然而，我们确实发现，如果我们阻止干细胞产生自己的丝氨酸，并通过高丝氨酸饮食补充其损失，我们就能够部分挽救头发再生，”诺瓦克补充道。

下一步的研究方向是探索通过减少膳食丝氨酸或使用影响丝氨酸水平或ISR活性的药物来加速伤口愈合的可能性。该团队还希望测试其他氨基酸，以确定丝氨酸是否具有独特的影响。“总的来说，干细胞能够根据其所经历的压力水平来决定细胞命运，这可能对组织在资源匮乏的时期如何优化其再生能力产生广泛的影响，”Fuchs说道。