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Cell子刊:治疗脱发有望!谷氨酰胺代谢控制毛囊干细胞的可逆转化!

发布时间:2020-10-20 22:43   来源:    作者:

日常生活中,我们的皮肤和毛囊每天都会暴露在紫外线等环境之下,经历着损害、清除再更新生长的循环。每个人每天大约会流失5亿个细胞和100多根头发。毛囊是供毛发生长的鞘状结构,毛囊干细胞(HFSC)具有慢周期性、未分化性、体外增殖能力强等特点,其通过自我更新,分化和去分化来维持其自身动态平衡,参与表皮、毛囊等的分化和皮肤创伤愈合等过程。

当毛发开始生长时,HFSC被激活产生祖细胞,随后分化为外根鞘(ORS)细胞以提供细胞毛囊生长所需的营养,而当毛发生长处于退行期时,部分ORS前体细胞会去分化形成新的HFSC。该过程受多种细胞内外信号分子调控,但目前对其调控机制仍知之甚少。

近日,来自德国科隆大学和马克斯-普朗克衰老生物学研究所的研究人员在《Cell Metabolism》上发表了题为Glutamine Metabolism Controls Stem Cell FateReversibility and Long-Term Maintenance in the Hair Follicle的研究成果,发现毛发干细胞对头发的再生至关重要,它们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,增加ORS祖细胞向HFSCs转化,从而延长其寿命。

Cell子刊:治疗脱发有望!谷氨酰胺代谢控制毛囊干细胞的可逆转化!

为了了解HFSC的调控机制,研究人员检测了HFSC及毛囊ORS祖细胞这两种细胞群体的转录组和代谢谱。发现ORS祖细胞中参与线粒体ATP合成和OXPHOS(线粒体中氧化磷酸化过程,产生大量能量和活性氧)的基因高度表达,TCA循环中的代谢产物也明显增加,而HFSC中的线粒体明显较少,且线粒体相关基因的表达水平也较低。此外,毛发生长初期的毛囊中,ORS区域的氧化程度比在生长阶段的毛囊中更高,与处于激活或分化状态的HFSCs一致。这表明ORS祖细胞状态与OXPHOS和TCA循环活性水平升高及氧化增加有关。

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