頭髮生長問題的根源是什麼？

本文轉載自生物通網站

沒有誰是一座孤島

John Donn

在大海里獨踞

每個人都像一塊小小的泥土

連接成整個陸地

如果有一塊泥土被海水沖刷

歐洲就會失去一角

這如同一座山岬

也如同一座莊園

無論是你的還是你朋友的

無論誰死了

都是我的一部分在死去

因為我包含在人類這個概念里

因此

不要問喪鐘為誰而鳴

喪鐘為你而鳴

現在，加州大學歐文分校的科學家們正在歌唱一首新詩：沒有哪根頭髮是一座孤島，在體表獨踞，每根頭髮都像一個小小的發報機，協調而茂密地連成一片……

對野生動物來說，這項調節機制對野外生存至關重要。對人類來說，這項發現有可能解決禿頂和不必要的毛髮生長等問題，可幫助進一步理解其他快速更新組織，如腸道和骨髓的再生快慢協調工作。

在本文中，研究人員使用了首個毛髮生長不良小鼠模型來分析導致類似人類脫髮的行為。這項研究由發育&細胞生物學助理教授Maksim Plikus實驗室和數學教授Qing Nie實驗室共同完成。Plikus實驗室的Ji Won Oh和Nie實驗室的Qixuan Wang是文章共同一作。

發育&細胞生物學助理教授Maksim Plikus

數學教授Qing Nie

毛如何溝通

研究者們重點研究了與胚胎髮育和組織再生有關的Wnt信號通路和毛髮生長抑制因子骨形成蛋白的相互作用。

雖然先前研究已經表明，Wnt-BMP信號能調節特定身體部位的毛髮生長，但不同皮膚區域之間如何相互通信以協調負責二者之間區域的毛髮生長情況仍不得而知。

結合Nie實驗室的數據建模專業知識，Plikus實驗室的皮膚專家們發現Wnt-BMP監管存在於所有皮膚。

「兩個語言不通的鄰國如何洽談接壤領土管理問題呢？皮膚毛髮生長調節實際上也類似這個問題，」Plikus說。「我們發現，儘管腹部和背部皮膚之間可能存在不同信號『方言』，但所有毛髮似乎都能用相似的『單詞』和『句子』相互理解。」

頭髮生長

這種複雜信號解析能揭示人類毛髮生長不規則的根源，並提出解決辦法。例如，額葉和樹冠區域是比較常見的男性禿髮類型，腦後部禿髮並不常見。成年人頭皮部毛髮之間的信息傳遞似乎停止了，每個毛囊都被認為是獨立生長的。

「如果能重新激活非禿和禿區之間的頭髮通信，生長信號就可以蔓延整個頭皮，防止區域性脫髮，」Plikus說。

「頭皮以外，身體其他部位如面部、手臂和腿部有時會顯示過度的毛髮生長，」Plikus補充道。「我們的研究結果表明，毛囊信號串擾（crosstalk）升高可能是導致體表多毛的主要原因。」

Plikus說，Wnt和BMP信號活動可受藥物調節。「我們的研究確定了一些毛髮生長非常青睞的Wnt-BMP信號類型和一些能阻止毛髮生長的類型，這提供了一個能服務於毛髮生長的Wnt-BMP水平優化路線。」

Plikus補充，除Wnt和BMP外，其他信號因素也與毛髮強健呈正相關，這些信號將是我們的下一步研究計劃。

Nie指出，對複雜生物功能研究來說實驗操作存在局限性，在這種情況下數學模型可以極大地施以輔助作用。他說「我們的新數學模型能預測頭髮之間信號傳遞的細節，這一點很難用標準生物學實驗來一一揭示。」

原文標題：A multi-scale model for hair follicles reveals heterogeneous domains driving rapid spatiotemporal hair growth patterning

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