白了的头发,还能再黑回来吗?
2023-04-27 11:59

白了的头发,还能再黑回来吗?

本文来自微信公众号:原理 (ID:principia1687),作者:糖兽,原文标题:《为什么当我们老去时,头发会变白?》,题图来自:《白发魔女传》(1993)


衰老,是每一个人都要经历的过程。头发变白是衰老的最早迹象之一。是什么导致了头发随着年龄的增长而变白?这个过程是可逆的吗?一项于近期新发表在《自然》杂志的研究,揭示了黑素细胞干细胞(McSC)是如何为毛发着色的,让我们从更基础的层面接近于弄清楚这些问题的答案。


不一样的黑素细胞干细胞


哺乳动物的组织再生在很大程度上都依赖于成体干细胞的分化能力。干细胞的分化通常被认为是单向的、静止的,它们安静地“居住”在一个被称为生态位的固定位置,产生名为“转运-增殖”细胞的中间态细胞。这些细胞最终会产生功能性的细胞,增殖并转移到需要它们补充组织的地方。


负责产生和维持毛发中的色素的是毛囊中的黑素细胞干细胞,即McSC。一直以来,科学家认为McSC也和其他干细胞一样,永久地存在于一个由毛囊中的凸起和毛胚结构组成的区域,并认为像其他干细胞一样,遵循着相同的分化模式。


然而在新的研究中,研究团队通过细胞谱系追踪和活体成像追踪小鼠毛囊中的McSC后发现,McSC具有在毛囊生长区之间移动的独特能力,且这种能力会随年龄的增长而丧失,进而失去维持发色的能力。


上上下下来回移动


具体来说,研究人员发现,在毛发生长的休止期,McSC的确如预期的那样,存在于毛囊上部由凸起和毛胚构成的区域。


但当毛发开始生长,毛胚开始向下扩张,McSC也会向下迁移到毛囊底部,并在那里开始分化产生黑素细胞,为毛发提供色素。神奇的是,在毛发生长的中后期,这些已经分化的细胞又会去分化,并向上迁移回毛囊的凸起处,再次回到原始位置。


黑素细胞干细胞(McSC)产生黑素细胞的循环。(图/nature)


在实验中,研究人员发现,McSC的这一循环可以持续至少两年,约等于小鼠的生命长度。随着毛发老化、脱落,然后又反复长出,越来越多的McSC会被困在毛囊的凸起区域。它们留在那里,不再进入转运-增殖状态,也不会回到它们在毛胚的原始位置,进而失去维持毛发颜色的能力。


研究人员进而分析了控制McSC周期的细胞信号通路。在实验中,研究人员发现,WNT信号的增强会诱导McSC向黑素细胞分化,并阻止它们在凸起中去分化。而这些激活了McSC的WNT信号,产生自毛胚和凸起周围的细胞。


其实,在此之前就有研究表明,WNT信号是刺激McSC成熟以及产生色素所必需的。且与毛胚相比,McSC在毛囊凸起中受到的WNT信号的影响要小得多。这意味着,被困住的McSC会停止再生行为,因为它们不再暴露于大量WNT信号中。


衰老的影响


那么,McSC的行为是如何受到衰老的影响的?这个问题与毛发变白有关。


头发变白是由于缺乏色素沉着造成的。在实验中,研究人员通过重复性地拔去毛发、迫使再生,来使小鼠毛发衰老。他们发现,这样做的结果是会导致凸起处出现McSC滞留的毛囊比例从10%增长到了50%以上。这些滞留的细胞不能再生或成熟为能产生色素的黑素细胞。


换句话说,McSC的转运减少,导致了产生的黑素细胞的减少,从而使新的毛发变成了灰白色。这意味着,通过改善McSC的活性,或许有可能影响头发变白的。这为预防白发的新疗法打开了大门。


此外,关于头发变白之所以是衰老的最初迹象之一,研究人员也给出了推测。他们认为,或许正是因为McSC干细胞需要“上上下下”地移动,因此它们比其他干细胞需要更多的“体力”,导致它们可能会更早地被“磨损”。


但与此同时,McSC的过早衰老也并非全是坏事。McSC干细胞被认为与臭名昭著的黑色素瘤息息相关。过早的衰老有可能是防止黑色素瘤形成的一种进化策略——如果细胞停止复制,它们就不能获得导致癌症的突变。不过,研究人员也指出,黑色素瘤为何如此难以治疗,或许也与McSC的这些独特属性有关。


“不同寻常”或许也寻常


McSC这种发育灵活性和物理性迁移令人惊讶。可以说,几乎没有证据表明,有任何其他干细胞可以从它们的生态位,物理性地迁移到另一个位置,然后再迁移回来。


虽然之前也有研究报道称,肠道干细胞拥有一些类似的行为,但它们没有迁移那么远,而且也没有出现去分化的现象。成体干细胞在生理环境中“分化”后再“去分化”,更是闻所未闻的。


照目前来看,McSC是特殊的,它们与之前描述过的成体干细胞群体都不相同。在这项研究中,之所以能观察到这些不同寻常的结果,是因为研究人员借助了一些创新的方法,使他们能够长期监测相同细胞的生态位。


未来,类似的技术应该在可能的地方应用,从而对其他成体干细胞群体的行为进行新的观察。或许McSC的这种“上上下下”的行为,最终会被证明其实并没有那么不同寻常。


参考来源

https://www.nature.com/articles/d41586-023-00918-0

https://nyulangone.org/news/study-links-stuck-stem-cells-hair-turning-gray

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05960-6


本文来自微信公众号:原理 (ID:principia1687),作者:糖兽

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