竖毛现象在调节再生毛囊和毛发的干细胞中发挥重要作用。
竖毛现象即所谓的竖毛反射（PMR） 或毛发竖立。该反射在动物中具有生存价值：直立的毛发使动物显得比实际更大更恐怖；另一功能是提供额外的热绝缘，因为直立的毛发能更好地保存热量。然而人类似乎难以从此反应中获益——为何该特征在进化过程中得以保留？
哈佛大学研究人员在新研究中发现原因：与竖毛反射相关的细胞类型，对调节再生毛囊和毛发的干细胞至关重要。
毛发通过皮肤中肌肉收缩被抬起，该肌肉连接交感神经元与毛囊干细胞。交感神经元遇冷时会短期收缩肌肉引发竖毛现象，长期则刺激干细胞激活并促进新发生长。
小鼠实验成果已发表于《细胞》期刊。科学家借此拓展了对细胞间相互作用的理解，发现了干细胞活性与外界环境变化的关联。
"我们始终关注外部刺激如何调控干细胞行为。皮肤是极具研究价值的系统：它拥有多种干细胞，周围环绕不同细胞类型，且处于人体与外界的交界面。因此其干细胞可能响应多重刺激——来自微环境、全身乃至外界环境"，主导研究的哈佛大学副教授Ya-Chieh Hsu表示（本研究与台湾大学林颂然教授合作完成）。
"本研究发现的双组分微环境不仅能稳态调节干细胞，还能根据外界温度变化调控干细胞行为"。
毛发再生机制
多数器官由神经、上皮和间充质三种组织构成。在皮肤中，这三类组织呈特殊排列：控制人体稳态及应对外界刺激的交感神经，连接间充质中的微小平滑肌。
该平滑肌继而连接毛囊干细胞——这类上皮干细胞对毛囊再生及伤口愈合至关重要。
交感神经与肌肉的关联广为人知，因其构成竖毛反射的细胞基础：寒冷刺激使交感神经元发送信号，肌肉收缩导致毛发竖立。
然而通过电子显微镜高分辨率观察，研究人员发现交感神经元不仅关联肌肉，还与毛囊干细胞形成直接连接。事实上，神经纤维如丝带般缠绕着干细胞。
"我们能在超微结构层面观察神经与干细胞的互动。神经元通常通过突触调控可兴奋细胞（如其他神经元或肌肉），但令人惊讶的是，它们竟与上皮干细胞形成类似突触的结构——这并非神经元的典型作用对象"，Hsu解释道。
研究人员证实神经元确实靶向作用于干细胞。交感神经系统通常维持低水平活动以保障人体稳态，科学家发现该活动对保持干细胞处于再生准备状态必不可少。
当持续暴露于寒冷环境，神经元被高度激活并释放更多神经递质，促使干细胞快速激活、再生毛囊并生成新发。
科学家还确认了维持神经与毛囊干细胞连接的机制。当移除连接毛囊的肌肉后，交感神经退缩且神经连接消失，证明肌肉是交感神经连接毛囊的必要结构基础。
发育早期的系统形成
除研究成熟毛囊外，研究人员还观察了系统从初始阶段的发育过程——特别是肌肉和神经如何抵达毛囊。
"我们发现信号源自发育中的毛囊自身。它分泌一种调控平滑肌形成的蛋白质，进而吸引交感神经。成年后该互动发生逆转：神经与肌肉共同调控毛囊干细胞以再生新毛囊。这形成了完整闭环——发育中的毛囊自主构建其微环境"，Hsu实验室博士后Yulia Shwartz表示。
对外界环境的响应
通过实验，研究人员发现调控毛囊干细胞的双组分系统：神经元作为信号组件通过神经递质激活干细胞，肌肉作为结构组件使神经纤维直接连接毛囊干细胞。
"毛囊干细胞可通过多种方式调控，是研究组织再生的理想模型"，Shwartz指出，"该特定反应有助于将组织再生与外界环境变化（如温度）相关联。这是双重响应机制：竖毛现象短期内快速提供保温；当寒冷持续，便成为干细胞启动再生新毛发的精妙机制。"
未来，研究团队将继续探索外界环境对皮肤干细胞的影响，包括稳态维持及伤口愈合等再生场景。
"我们生活在持续变化的环境中。皮肤始终接触外界，使我们得以研究人体干细胞如何整合组织生产以适应动态需求——这对生物体在变动世界中繁衍至关重要"，Hsu总结道。
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