秃如其来，藏在毛囊干细胞里的秘密
毛囊是毛发的基本单位，而毛发是由毛囊内的细胞生长分化而来。每根毛囊里面住着一群毛囊干细胞，提供新的细胞给生长中的毛囊。毛囊干细胞通常处在休眠状态，但会在新一轮生发周期中迅速活化分裂。人毛囊干细胞属于成体干细胞的一种，具有成体干细胞的共性。
当相邻部位受到损伤后，毛囊干细胞可从原定位的隆突部中迁出并参与损伤部位修复，比如生发。
毛囊干细胞
Nature：毛囊干细胞的起源
脱发已经成为困扰当代年轻人的一个严重问题。人体的毛发来自毛囊。毛囊其实是一个微型器官，其主要功能就是生发。毛囊干细胞的不对称分裂模式，即经过分裂和分化形成毛发和另一个毛囊干细胞，保证补充掉落头发的同时也保证了延续性。而基板（placode）是包括毛囊形成的基础。毛发基板向皮肤延伸，并发展成具有纵向排列间隔的圆柱形结构。
然而，关于毛囊干细胞“生从何来”的问题还尚不清楚。
日本理化学研究所Hironobu Fujiwara 团队在 Nature 上发表题为 Tracing the origin of hair follicle stem cells 的研究论文，对毛囊干细胞的来源进行了追溯。
本研究结合了不依赖标记的长期 3D 活体成像和单细胞转录组学，以捕获小鼠毛囊发育过程中整个上皮细胞的动态谱系进展和转录组变化。建立了毛囊发育的动态图谱和用于外胚层器官发育的广义模型，并且表明基板细胞的命运取决于细胞的位置，而不是细胞分裂的方向。为进一步地理解毛囊干细胞“从哪儿来、到哪儿去”的问题提供了新颖的数据库，为保住大家的头发提供了新的见解。
参考文献：
Morita et al. Tracing the origin of hair follicle stem cells. Nature.2021
Nature：肥胖来了，脱发还会远吗？
当代青年熬着最深的夜，吃着最贵的保健品，然而日渐臃肿的小肚腩和不断后退的发际线仍倔强地冲击着年轻人们焦虑的内心。肥胖与脱发都是不良生活与饮食习惯带来的恶果，那么人们不禁要问 —— 肥胖与脱发间有没有直接联系呢？
2021年6月23日，日本东京医科与齿科大学西村栄美（Emi K. Nishimura）教授课题组在Nature 发表了题为“Obesity accelerates hair thinning by stem cell-centric converging mechanisms”的研究长文，发现肥胖导致代谢紊乱，能激活毛囊干细胞内炎症信号以及ROS与脂类的异常积累，进而诱发毛囊干细胞耗竭，最终导致毛发减少。
作者利用干细胞谱系追踪技术，揭示了肥胖导致的代谢应激能通过促进ROS和脂类异常积累，并诱发炎症，最终导致毛囊干细胞无法正常发育和分化，最终导致小鼠毛发量减少。本研究证明了肥胖导致的干细胞炎症反应及代谢异常能够强烈抑制器官再生信号，加速毛囊萎缩甚至凋零。
简而言之，肥胖让您脱发。缓解发际线焦虑，不妨从管住嘴迈开腿开始。
参考文献：Obesity accelerates hair thinning by stem cell-centric converging mechanisms Nature 2021
Nature：长期慢性压力影响毛发生长
愁啊愁，愁就白了头！研究表明，精神压力会导致组织内稳态失衡，比如造成脱发、头发变白、免疫力下降等等。全国有约2.5亿人饱受脱发的困扰，也就是说身边每六个人就有一个人遇到了各种各样头发的问题。
2020年1月22日，美国哈佛大学许雅捷实验室在Nature发表研究文章，揭示出急性压力对毛囊中的色素干细胞造成永久性伤害，而这正是压力引发的白发产生的原因。
2021年3月31日，许雅捷研究组再发Nature 文章，题为Corticosterone inhibits GAS6 to govern hair follicle stem-cell quiescence，揭开了长期慢性压力影响毛囊干细胞行为和抑制毛发生长的具体机制。
干细胞的调控主要是由来自组织内的局部信号和来自组织外的系统因子调节的。我们对于系统因子如何调节干细胞行为和组织再生的机制知之甚少。
研究者以毛囊干细胞为研究对象，系统的研究了长期压力影响毛囊干细胞的机制。毛囊在休止期与生长期之间周期性变化，伴随着毛囊干细胞的休眠与激活。慢性压力与人类脱发具有一定的相关性，压力信号会触发肾上腺释放压力激素。
示意图
研究者发现与压力相关的激素（皮质酮）通过调节毛囊的休止期影响毛发的生长。在长期的慢性压力下，皮质酮的水平升高，延长毛囊的休止期的长度，使得毛囊干细胞长期处于静息状态。但是在移除皮质酮后，会促进毛囊干细胞进入到再生周期之中。
这样看来，轻松生活，释放压力，可能长出美丽秀发！
参考文献：
Corticosterone inhibits GAS6 to govern hair follicle stem-cell quiescence. Nature 2021
Nature：治疗秃顶新希望，人类皮肤类器官成功
皮肤是一种复杂的多层器官。此前，利用干细胞技术只能获得特定类型的皮肤细胞，无法再生出包含毛囊、汗腺等附属结构的完整皮肤。因此，长期以来，重建皮肤及其相关结构是生物医学界的重大挑战之一。
2020年6月3日，来自美国波士顿儿童医院的Karl R. Koehler研究团队在Nature 上在线发表题为Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells 的文章，报道了一种可以产生皮肤类器官的培养体系，首次实现了在体外完成接近完整的真实皮肤的自组装，并成功将其用于体内皮肤的重建。这种技术为未来人类皮肤的发育、疾病建模和重建手术的研究提供了坚实有力的基础！
本研究利用表皮前体细胞包裹的间充质细胞组成的三维结构，实现了自我组织并模拟对毛囊发育至关重要的细胞间信号传递机制，成功建立了一个能够用来研究皮肤及其附属结构发育的细胞动力学的类器官模型。该模型重现了人类皮肤系统的结构和分子机制。未来将其用于一系列遗传性皮肤病和癌症的研究，可有助于加速药物的发现。
此外，皮肤类器官也可实现皮肤烧伤或其他皮肤伤口患者的含附属结构皮肤的重建。
毛囊干细胞代谢里的秘密
微环境的改变或许是成体干细胞衰老的主要原因。德国科学家研究发现：在毛发的再生过程中，低氧会促进组织微环境中的谷氨酰胺代谢转变为糖酵解，从而维持毛囊干细胞的数量。
德国科隆大学和马普所衰老生物学研究所的科学家们在Cell Metabolism上发表了题为Glutamine Metabolism Controls Stem Cell FateReversibility and Long-Term Maintenance in the Hair Follicle 的最新研究成果。
他们发现：毛囊干细胞可以通过响应组织中的低氧浓度而切换其代谢状态（由谷氨酰胺代谢转变为糖酵解代谢），增强外根鞘祖细胞向毛囊干细胞转化，减少毛囊干细胞的消耗。
毛囊干细胞调控机制研究
研究发现，低氧增加会触发毛囊干细胞的增加，2％的氧气浓度即可增强ORS祖细胞返回毛囊干细胞状态。其机制是，低氧会促进谷氨酰胺代谢转变为糖酵解，从而增加依赖于低氧糖酵解提供能量的毛囊干细胞。
参考文献：
Kim CS. etal；Glutamine Metabolism Controls Stem Cell Fate Reversibility and Long-Term Maintenance in the Hair Follicle. Cell Metab. 2020 Oct 6;32(4):629-642.e8.
唤醒休眠毛囊，或可解决脱发困扰
毛囊是毛发的基本单位，在每个毛囊内都住着一群毛囊干细胞，毛囊干细胞可以不断的分化成其他细胞，促进头发的生长。就算掉了头发，只要有毛囊干细胞在，就会有源源不断的新头发长出。那么，脱发人群是由于毛囊干细胞的减少所以才形成脱发的吗？
最近研究人员发现，原来毛囊干细胞一直都在。脱发人群的脱发区域内仍然存在着许多毛囊以及毛囊干细胞，和健康人的毛囊数量并没有差别。但是这些毛囊干细胞却不再继续工作，而是进入了“休眠”模式。
发表在《Cell Stem Cell》以及《Nature Communications》上的两项研究就找到了帮助毛囊重新生长头发的方法，并且首次在培养皿内使得毛囊长出毛发。
研究人员发现，在JAK-stat途径中，一种叫做Trichophages的细胞通过分泌Onescatin M物质作用于毛囊干细胞，让它处于休眠状态。通过JAK抑制剂可以有效的阻止Onescatin M物质的分泌，刺激毛囊干细胞再度分化，重新打开毛囊的生长周期。
研究人员通过3D打印技术制作出了只有半毫米宽的超长超薄塑料模具，为毛囊细胞提供了适宜生长的微环境，并在培养皿中投入了唤醒毛囊干细胞的JAK抑制剂。仅仅在三周后，培养皿内就出现了人体毛囊并长出了毛发。
参考文献：
Etienne C.E. Wang et al. A Subset of TREM2+ Dermal Macrophages Secretes Oncostatin M to Maintain Hair Follicle Stem Cell Quiescence and Inhibit Hair Growth, Cell Stem Cell (2019). Hasan Erbil Abaci et al. Tissue engineering of human hair follicles using a biomimetic developmental approach, Nature Communications(2018).
毛发生长：乳酸和毛囊干细胞
人的头发和体毛都是从毛囊中生长出来的，而毛囊干细胞则是它们的来源。一种新方法能够激活毛囊中的干细胞使其促进头发生长，或为后期研究人员开发新药来促进脱发或秃顶人群的头发生长；脱发的发生往往和多种因素直接相关，比如机体激素失衡、压力、老化或化疗等。那么，究竟是什么机制在调控这个休眠和活化的过程呢？
最新的研究发现，跟其它表皮细胞相比，毛囊干细胞通过糖酵解代谢产生更多的乳酸盐，这可能对它的活化很重要，因为没有了乳酸脱氢酶的毛囊干细胞会丧失活化能力。反过来，如果通过遗传手段促进毛囊干细胞的乳酸生产，则它们的活化以及毛发再生循环加速。最后，研究人员们还发现，如果通过某些化合物小分子局部促进毛囊干细胞的乳酸生产，也能达到诱导毛发再生的效果。
负责生发的毛囊干细胞通过维持不同的乳酸代谢状态来保持休眠或快速活化增殖，同时也暗示人们，或许可以通过调节毛囊干细胞的乳酸水平达到生发或不生发的效果。
参考文献：
Flores, A. et al. Lactate dehydrogenase activity drives hair follicle stem cell activation. Nat Cell Biol. 2017.
脱发与毛囊干细胞衰老的关系
为了保护好自己的发际线，科研人员一直在研究彻底解决脱发的方法。毛囊干细胞的活力是决定头发长短和生长周期的决定性因素。简单地说，毛囊干细胞产生毛囊，而毛囊产生毛发。毛囊干细胞是头发毛囊中的“长寿细胞”，在人的一生中都会持续的存在并分化，然而通常情况下毛囊干细胞处于静息状态，并在静息期不断地“总结”激活剂和抑制剂，当激活剂占主导地位时，将被快速激活进入生长期，这就是新头发生长的开始。
换句话说，是外部因素对毛囊干细胞的刺激决定了其生长还是衰退。
头发的生长周期
东京医科齿科大学Hiroyuki Matsumura等人称，脱发是由DNA损伤诱导的COL17A1蛋白水解引起的。在毛发周期中毛囊干细胞如果收到“衰老”刺激，它们将完成自己的“生命”周期，并最终分化为表皮角质，然后从皮肤表面清除。
因此，改善毛囊干细胞的外部刺激，是未来最有希望的改善脱发的方法。
毛囊干细胞的老化和脱发的机制
美国科罗拉多大学的研究者通过对干细胞的研究，发现Foxc1是“启动”小鼠的毛囊干细胞的转录因子，即在成年小鼠的毛发生长周期，毛囊干细胞周期性地在激活阶段和静止阶段之间切换来维持干细胞群体的稳定性，产生新的毛囊。通过操纵Foxc1在毛发生长周期不同阶段中的表达，或许就能调控毛囊干细胞的生长周期。
Foxc1对毛囊干细胞的调控
参考文献：
[1] Lei M , Chuong CM . Aging, alopecia, and stem cells. Science, 2016
[2] Matsumura H ， et al. Hair follicle aging is driven by transepidermal elimination of stem cells via COL17A1 proteolysis. Science, 2016,
[3] Wang L , et al. Foxc1 reinforces quiescence in self-renewing hair follicle stem cells. Science, 2016,
毛囊干细胞在皮肤形成早期功能
一般而言，所有毛囊在小鼠出生时就已开始发育，但是毛囊峡部微环境在出生后3周仍不显著，而此时小鼠已经具有完整的毛发覆盖。因此，毛囊干细胞从何而来，如何形成微结构尚不清楚。毛囊来自于表皮，而不是峡部微环境。
毛囊干细胞有多种标记物，主要包括CD34，还有转录因子Lhx2、Sox9、Tcf3、Nfatc1等。转录因子的表达开始于毛囊形成时期。在研究中，对毛囊干细胞进行了分析。结果发现，慢周期细胞（slow-cycling cell）在皮肤发育早期就已经出现，并且表达干细胞标记物，接着形成成年干细胞。
毛囊干细胞在毛囊形成最早期阶段就发生分化，并且初期的干细胞分化依赖于Sox9。更重要的是，早期的毛囊干细胞对于3种皮肤上皮细胞系形成都有贡献，一旦缺少这些细胞，毛囊和皮脂腺的正常形态发生就会受到阻碍，而同时上皮损伤修复也会被影响。
参考文献：
Nowak JA , et al. Hair follicle stem cells are specified and function in early skin morphogenesis. Cell Stem Cell
来源：干细胞者说