毛囊老化的可能原因

探討毛囊老化機制的研究，毛囊老化是因為COL17A1基因的蛋白水解，導致幹細胞的消失。

 

 

靜止與老化的毛囊幹細胞

幹細胞能使正常細胞維持動態平衡，但是它們也存在在靜止的狀態中，如果有組織受損的時候，它們就會開始增殖和分化。目前有兩起研究顯示毛囊中的幹細胞是皮膚上層負責頭髮生長與循環的微型器官

Wang et al. 發現Foxc1轉錄因子在活化的毛囊幹細胞裡被激活，進而提升Nfatc1與BMP的信號，然後加強靜止狀態。 Matdumura et al.分析了毛囊幹細胞的老化過程。他們發現第17型(type XVII)膠原蛋白是頭髮變細的關鍵。DNA受損引起的COL17A1耗盡會啟動細胞分化，使皮膚表層表皮角質細胞的脫落。這些改變導致毛囊萎縮還有掉髮。(註：COL17A1是與臉部結構有關的基因)

結構性摘要

引言
在老化的過程中，哺乳類的大部分的器官都會變小，或變稀薄，它們的功能與再生的能力也會同時下降。組織學上來說，在許多老化的器官裡可以看到細胞的萎縮與纖維化。但是結構與功能上降低的正確機制還是未知。

實際上，包括組成細胞的動力學與它們的細胞命運，還有在老化過程中，到底是年老或受損的細胞在組織與器官老化過程中會累積或是減少還沒被探究過。過去有很多理論解釋過有機體的老化—像是活性氧，細胞衰老，端粒侵蝕，與新陳代謝的改變—但是都沒有用細胞與細胞動力學的觀點來研究。

幹細胞系統在大多數的哺乳類器官中維持細胞與組織轉變，但是體幹細胞的實際命運也就是組織與器官的細胞池還是很難透過實驗測試。這限制了我們對存在於哺乳類動物裡組織與器官老化的機制，還有對器官老化程序的了解。

毛囊(HF)是皮膚的上皮小型器官，在不斷重複的頭髮周期中維持頭髮的再生循環。頭髮變細(衰老性禿髮)是長壽的哺乳類老化中最典型的特徵，往往就像患有早衰症(progeroid syndromes)一樣，因為基因組織不穩定而提早發生。因此，我們研究上皮微型器官的老化機制。

理論根據
我們一直認為雄性禿的主要現象是HFs變小而不是HF老化。我們的研究顯示，在老鼠與人類實驗中不論男性或女性，哺乳類的HF在老化過程中確實是會變小，而且常常會消失不見。

我們追蹤研究幹細胞命運在老鼠體內生理老化的過程中，然後試著找出老化HF幹細胞(HFSCs)的細胞命運與逐漸系微然後掉落的HFs之間可能的關聯性。結合年輕與老化HFSCs基因表現剖析，與有條件的移除或維持老鼠HFSCs中的基因表現，我們發現與HF周期、HF老化、與動態HF老化過程有關聯的早發事件與分子，都是逐漸細微化HFs的特性。

研究結果
HFSCs老化過程的命運分析顯示，器官老化是為了反映老化過程中累積的DNA受損所引起的大量DNA受損的反應。內在基因組在幹細胞裡的不穩定性與上皮器官老化之間有很強的關聯。

除此之外，幹細胞老化是因為彈性中性粒反應HFSCs裡的DNA受損，造成第17型(type XVII)膠原蛋白type XVII Collagen (COL17A1/BP180)的蛋白水解與幹細胞形成的表皮分化。HFSCs終端分化為表皮角質造成HF變小，然後使受損的幹細胞消除成為皮膚表面脫落的角化細胞。老化HFSCs的命運，廢除了他們對卵泡分化而生髮的發育程序。

最後，HF老化可以概括在Col17al缺乏，而且可以藉由強制保養HFSCs裡的COL17A1來預防。這表示HFSCs裡的COL17A1編排了上皮微型器官以幹細胞為中心的老化程序。

結論
動物實驗裡追蹤HFSCs的幹細胞命運顯示，HFSCs引起與老化有關的頭髮變細中扮演了很重要的角色。我們發現，因為DNA受損引起的蛋白酶表達與終端表皮分化所造成所造成的COL17A1的消滅，使得起老化細胞經皮消除的一個不一樣的器官老化程序。

器官與組織萎縮還有功能的降低可以在很多不一樣的器官的老化過程中常見，而動態HF老化程序則是一個很好的示範。這樣的例子可以開創讓我們在發展抗老化策略還有預防與治療老化相關的疾病。

摘要
頭髮變細與掉落主要是因為老化現象，但是機制卻不明。我們在野生老鼠與人類中發現，毛囊幹細胞使毛囊逐漸變細小，最後掉髮。在活體中HFSCs的命運分析顯示，HFSCs反映HFSCs裡的DNA受損導致第17型(type XVII)膠原蛋白(COL17A1/BP180)的蛋白水解，這對於HFSC維護與促進HFSC老化來說是一個重要的分子，會有幹性特性與表皮組織發育程序的特性。

老化的HFSCs會因為周期性的在皮膚上透過終端表皮分化被消除使毛囊細微化。老化過程可以概括在Col17a1缺失，然後預防在HFSCs裡COL17A1強制維護，顯示HFSCs裡的COL17A1編排了幹細胞中心的表皮微型器官的老化程序。

HF老化機制與相關的掉髮圖解：
HFs以活化的HFSC做密集性的自我更新來維持它們周期性的再生。DNA受損引起的COL17A1蛋白水解索造成HFSCs(藍點)的老化。一旦老化的HFSCs(紅點)在頭髮周期被活化，它們就會離開棲位，最終分化為表皮角質細胞然後從皮膚表面消失。

  

 

By iwanthair’s blog

以下補充出自生物谷 Bioon.com

儘管眾所周知，壽命更長的哺乳動物會脫髮，但是這種命運背後的機制一直是個謎。HFSCs產生毛囊，而毛囊產生毛髮。隨著時間的推移，HFSCs重複地維持毛髮生長。令人吃驚的是，科學家們已在小鼠實驗中證實HFSCs抵抗衰老。為了更好地理解HFSCs可能在衰老相關毛髮脫落中所起的作用，日本東京醫科牙科大學Hiroyuki Matsumura及其同事們研究了毛髮加速脫落(accelerated hair loss)模式小鼠的毛囊。在對18個月大的這些小鼠—它們在此階段開始毛髮脫落—的皮膚進行分析後，他們證實這些動物的毛囊變得小型化，而且毛髮數量和厚度下降。研究人員猜測罪魁禍首是產生毛囊的HFSCs發生變化。進一步的研究—包括參與HFSCs維持的關鍵性基因—證實了他們的猜測。HFSCs中積累的DNA損傷似乎在促進它們發生變化中發揮著作用。一種在調節HFSCs中發揮著特別重要作用的基因是COL17A1；在剔除這個基因的基因工程小鼠體內，HFSCs被清除了。在第二項研究中，來自美國科羅拉多大學的Li Wang等人鑑定出一個HFSCs用來啟動毛髮生長的轉錄因子，即Foxc1。在成年小鼠的毛髮生長週期，HFSCs週期性地在啟用階段和靜止階段之間切換來維持幹細胞群體和產生新的毛囊。通過操縱Foxc1在毛髮生長週期不同階段中的表達，研究人員發現這種轉錄因子促進控制HFSCs靜止的兩個關鍵機制 —Nfatc1和BMP—之間的訊號轉導。這些發現表明靜止的HFSCs可感知它們的細胞狀態變化，並利用短暫的基因啟用來維持它們的身份。歸納在一起，這兩項研究有助人們進一步理解毛髮生長。與此同時，來自中國重慶大學的Mingxing Lei和來自中國醫藥大學的Cheng-Ming Chuong在同期的Science期刊上發表了一篇標題為“Aging, alopecia, and stem cells”的觀點文章，探討了衰老、脫髮和幹細胞之間的關係。（生物谷 Bioon.com）

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