白发长期以来被视为不可逆转的过程,它是衰老的顽固而明显的征兆——衰老往往在我们感知之前就已开始。但纽约大学朗格尼健康中心研究人员的最新发现表明,这一生物标志物可能具有可逆性——无需依赖化妆品染色,而是通过靶向干细胞干预实现。
在《自然》杂志发表的一项里程碑式研究中,科学家发现白发过程并非必然由色素流失、干细胞耗竭或衰老本身导致。根本原因可能是黑色素干细胞(McSCs)在毛发生长周期中无法按需在毛囊内重新定位。
该发现将白发重新定义为一种"物流故障",而非永久性生物衰退。当McSCs滞留在毛囊错误区域时,它们会错过产生黑色素——决定头发颜色的色素——所需的关键分子信号。
通勤问题,而非细胞关闭
本研究核心是黑色素干细胞,这些特化细胞负责再生毛发中的色素生成细胞——黑色素细胞。McSCs存在于毛囊称为"隆起区"的区域,这通常是干细胞的"安全区",无活跃的色素生成信号传导。
每当新毛发开始生长时,McSCs必须从隆起区迁移至"毛乳头"区域,在此接触WNT信号蛋白后成熟为黑色素生成细胞。但在衰老小鼠或反复拔毛的小鼠实验中,研究人员发现越来越多的McSCs未能从隆起区迁移出去。它们原地滞留,导致新生毛发保持无色素状态。
伊藤真由美博士表示:"黑色素干细胞失去变色龙般功能可能是白发和头发褪色的原因。" 伊藤博士是纽约大学罗纳德·O·佩雷尔曼皮肤病学系及细胞生物学系教授,也是该研究的高级研究员。
这种故障并非源于细胞衰老或损伤。事实上,干细胞仍具活性,只是未能在正确时间处于正确位置以接收启动色素生成的WNT信号。
WNT信号的重要性及其治疗指导意义
WNT/β-catenin信号通路在干细胞激活和分化中起关键作用。当McSCs进入富含WNT的毛乳头区时,它们被触发转化为色素生成的黑色素细胞;但若滞留在WNT抑制的隆起区,它们将保持非活性无色状态。
这与现有研究一致:WNT对表皮干细胞功能至关重要。先前研究已证实WNT信号对维持毛囊干细胞的身份、增殖和分化必不可少。在《自然》研究中,团队证明细胞中持续的WNT激活会推动其向终末分化发展,而其抑制则允许部分成熟的McSCs逆转为干细胞样状态。这种动态能力——称为"去分化"——赋予McSCs罕见的可塑性,未来疗法可加以利用。
值得注意的是,并非所有McSCs都保留这种灵活性。它们在隆起区错位滞留时间越长,在后续毛发生长周期中贡献色素再生的可能性就越低。研究人员在衰老毛囊中观察到这些搁浅干细胞的进行性累积。
去分化开辟新路径
纽约大学研究人员通过基因标记晚期色素生成基因Oca2并追踪其在McSCs中的活性,进一步验证了该机制。他们发现,即使Oca2阳性细胞——通常被认为已承诺进行色素生成功能——若被重新定位到低WNT环境,仍能"逆转方向"返回未分化干细胞样状态。
这种在毛囊区域间穿梭并转换身份的能力,凸显了McSCs的可塑性本质,但也揭示了系统的脆弱性:当内部"通勤"中断时,干细胞虽保持活性却"功能性丧失"。
孙琦博士表示:"新发现的机制提示,人类黑色素干细胞可能存在相同固定定位问题。若属实,这为逆转或预防人类白发提供了潜在途径——通过帮助卡住的细胞重新在发育中毛囊区域间移动。" 孙琦博士是纽约大学朗格尼健康中心博士后研究员,也是该研究的主要作者。
对再生医学的启示
尽管目前尚无药物或疗法能重置人类毛囊中McSC的位置或WNT信号,但本研究为下一代干预措施提供了生物学蓝图。恢复McSC移动能力——而非简单激活休眠细胞——可能是逆转白发的关键,且不会破坏毛囊功能或耗尽干细胞储备。
该发现的影响可能远超头发颜色范畴。若干细胞错位导致毛囊功能衰退,则其也可能引发其他年龄相关组织功能障碍——其中时间与位置(而非细胞死亡)才是退化的驱动力。
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