
长期处于压力之下被认为是落发的原因之一,但压力究竟如何影响毛囊干细胞调控始终不太清楚。近日由美国哈佛干细胞研究所(Harvard Stem Cell Institute, HSCI)的研究者Choi和研究团队发布于《自然》(Nature)的研究在小鼠身上解开了两者之间的关系。研究发现压力产生的荷尔蒙会抑制小鼠皮肤上毛囊干细胞的活化,但只要阻挡该消息传递机制就能够重新活化毛发生长。
毛发的生长循环分为三个阶段:生长期(anagen)、退行期(catagen)与休止期(telogen)。生长期时毛囊会不断的生出毛干,到退行期时毛发会停止生长且根部毛囊萎缩,但毛发(也称棍状毛,club hair)仍停留在原处。最后在休止期时毛发或许能够维持一些时间但最后仍会脱落。当人处于压力下,许多毛囊便会提早进入永久休止期,毛发也会快速脱落。
毛囊干细胞(Hair-follicle stem cells,HFSCs)位于毛囊上方的凸部中(bulge),能够接受外部与内部的消息并调节毛发生长,在生发过程中扮演重要的角色。当毛囊处于休止期时,毛囊干细胞也会停止活动不会进行分裂。但当毛发开始进入生长期,毛囊干细胞开始分裂并产生前驱细胞,前驱细胞会接着进行一连串的分化产生毛囊的各层结构,最终形成我们所看到的毛发的毛干(hair shaft)结构。
环境与身体状态如何改变毛囊干细胞的活性
早在超过三十年前科学家就在毛囊上方的凸部中发现了毛囊干细胞,并在其中找到许多能够控制细胞的休眠与分化的基因调控因素和消息传递蛋白质。这些调控因素大多由毛囊干细胞或其周围包含真皮乳头细胞(dermal papilla cells)在内的邻近细胞所产生。
为了解环境与身体状态如何改变毛囊干细胞的活性,研究团队首先着手研究肾上腺与毛发生成的关联。肾上腺能够调控体内压力相关激素,是内分泌系统很重要的一环。研究团队在实验设计中去除了小鼠的肾上腺,发现去除肾上腺的小鼠毛囊休止期变短,处于生长状态下的毛囊数量比一般小鼠高出了约三倍。除此之外,对失去肾上腺的小鼠注射肾上腺皮质酮(corticosterone)能够回复其毛囊生长周期。当研究者对正常小鼠施加轻微的压力源,它们体内皮质酮上升的同时也伴随着毛发生长趋缓,显示处于长期压力时所分泌的肾上腺皮质酮会抑制毛发生长。
为了进一步研究哪些细胞会对于皮质酮有所反应,研究团队接着对皮肤中各种细胞上的皮质酮受体分别做剔除,进而发现当真皮乳头细胞失去皮质酮受体时毛发生长便不会被抑制;而毛囊干细胞自身少了皮质酮受体并不会对毛发生长有影响。显示毛囊干细胞本身并非直接受到荷尔蒙影响,真皮乳头细胞才是皮质酮影响毛发生长的关键。
研究团队接着检测真皮乳头细胞内的mRNA表现,借此分析细胞内基因与蛋白质的表现,进而发现其中GAS6蛋白质(growth arrest-specific 6)可能是细胞内消息传递的关键。研究者更利用腺病毒载体将表现GAS6的基因送入细胞使细胞内产生GAS6蛋白质,结果发现不但能够刺激正常小鼠毛发生长,就连处在长期压力下或服用皮质酮的小鼠毛发生长都能被重新回复。
研究团队也发现毛囊干细胞上一种被称为AXL蛋白质的GAS6受体能够在接收到信号之后刺激细胞进行分裂。也就是说当体内因为长期压力产生皮质酮后,皮质酮会使真皮乳头细胞内的GAS6下降,进而抑制毛发生长。但只要让GAS6在真皮细胞内持续表现,就能够缓解压力抑制毛发生长的现象。
人类皮质醇消息传递是否有迹可循
研究团队在小鼠上进行研究已经获得了很不错的成果,找到了治疗压力掉发问题的可能方式。但是要将这些发现进一步运用在人身上仍需要未来更多研究才能够确立。虽然一般认为啮齿动物的皮质酮相当于人类的皮质醇(cortisol),但人类皮质醇消息传递是否也遵循类似模式仍不清楚。研究团队也将会继续研究人类GAS6功能表现在毛发生长循环中的角色。
小鼠和人类的毛发生长循环周期并不相同。成年的小鼠的毛囊大多处于休止期,但人类只有10%的毛囊在休止期。人类头皮中约有90%毛囊细胞正是处于生长期,研究团队发现小鼠皮质酮是通过抑制GAS6表现延长毛囊休止期,但尚未了解其对于生长期影响。长期压力是如何导致人类毛囊由生长期提早进入休止期也仍是未来需要进一步研究的部分。
虽然压力导致的落发通常发生于休止期,但休止期变长是否会影响头发的附着力仍是未知。小鼠和人类的毛发在休止期脱落时通常都会刺激新一轮的毛发生长,因此压力导致的落发可能同时降低毛发的附着力也抑制毛囊新一轮生长。
压力抑制毛发生长的分子机制
研究团队发现GAS6能够刺激毛囊干细胞内许多与细胞分裂相关的基因表现,但此消息传递路径与先前已知的机制并不重复,意味着研究团队可能发现了一个先前尚未被发现的机制,能够刺激毛囊干细胞分裂并活化。但老化皮肤中的前驱细胞经常带有DNA突变,有些甚至会造成皮肤癌。因此在研究让GAS6表现在必须特别留意是否会导致带有突变的毛囊干细胞因此开始分裂并造成肿瘤生成。
研究团队目前所发现压力抑制毛发生长的分子机制虽然仅是第一步,但是在小鼠身上已经取得令人期待的成果。现代人生活无疑是处于压力之中的,但或许日后压力导致的发量减少问题能够发展出有效的解决方式,让人们至少不需要因为落发而增加更多烦恼。
(首图来源:pixabay)