科学家发现毛囊细胞能加速皮肤愈合

那么是什么告诉毛囊干细胞何时进行这种切换呢？
改变细胞行为的应激信号
洛克菲勒大学的同一研究团队现已确定了这种转变背后的关键信号。毛囊干细胞会对所谓的整合应激反应（ISR）作出响应——这是一种细胞警报系统，帮助它们保存能量并专注于生存任务。
在皮肤中，这种应激反应与氨基酸丝氨酸有关，丝氨酸是一种非必需营养素，存在于肉类、谷物和牛奶等常见食物中。在发表于《细胞代谢》（Cell Metabolism）的研究中，科学家们发现，当丝氨酸水平下降时，ISR会被激活，头发生长随之减慢。如果皮肤同时受伤，ISR会进一步增强，完全停止头发生长，以便细胞能集中精力修复受损组织。这种优先级的转变有助于皮肤更快愈合。
“丝氨酸缺乏会触发一个高度敏感的细胞‘调节器’，它能微调细胞的命运——使其偏向皮肤而非毛发，”第一作者杰西·诺瓦克（Jesse Novak）解释道。他是威尔康奈尔医学院三机构MD-PhD项目的学生，也曾是伊莱恩·富uchs（Elaine Fuchs）在洛克菲勒大学实验室的博士生。“我们的研究结果表明，我们或许可以通过饮食或药物调节丝氨酸水平来加速皮肤伤口的愈合。”
成年组织依靠干细胞来维持平衡——替换死亡的细胞，并在组织受损时进行修复。然而，科学家们对这些细胞在不同任务中如何管理能量和营养知之甚少。诺瓦克和他的团队希望了解维持干细胞正常功能的代谢因素，以及当它们必须切换任务以愈合伤口时会发生什么变化。
“我们遇到的大多数皮肤伤口都是擦伤，会破坏皮肤的上层，”诺瓦克说。“该区域存在一群通常负责伤口修复的干细胞。但当这些细胞被破坏时，就会迫使毛囊干细胞主导修复工作。”基于此，他们认为追踪这些皮肤细胞在伤口愈合过程中的变化，为测试代谢物是否以及如何整体调控这一过程提供了一个很好的模型。
丝氨酸在毛发和皮肤之外的作用
富uchs实验室早期的研究表明，癌前皮肤干细胞可能依赖循环中的丝氨酸，限制饮食中的丝氨酸有助于阻止这些细胞癌变。这些发现凸显了丝氨酸对细胞行为的强大影响，甚至启发了将无丝氨酸饮食作为癌症治疗方法的研究。
然而，降低丝氨酸水平如何影响健康组织仍不清楚。为了探索这一点，诺瓦克专注于丝氨酸在正常干细胞活动中的作用，以及丝氨酸缺失如何重塑再生过程。
研究人员测试了毛囊干细胞对代谢应激的反应。他们要么让小鼠缺乏饮食中的丝氨酸，要么通过基因方法阻止细胞自身产生丝氨酸。在这两种情况下，结果都表明丝氨酸直接与ISR——一个监测组织状况是否失衡的系统——进行通讯。
当丝氨酸水平较低时，头发生长会减慢，因为生发需要大量能量。当伤口出现时，ISR会更强烈地激活，优先考虑愈合而非毛发再生。换句话说，当应激增加时，皮肤的修复机制会优先启动。
“没人喜欢脱发，但在应激时期关乎生存时，修复表皮更为重要，”富uchs说。“一小块脱发对动物不构成威胁，但未愈合的伤口却是。”
额外补充丝氨酸能促进头发生长吗？
一旦团队证实低丝氨酸水平会影响干细胞行为，他们就想知道相反的情况——增加丝氨酸水平能否促进头发生长？答案似乎是否定的。身体对丝氨酸水平有严格的控制，即使给小鼠喂食比平时多六倍的丝氨酸，其体内丝氨酸水平也只增加了约50%。
“不过，我们确实发现，如果阻止干细胞自身合成丝氨酸，并通过高丝氨酸饮食补充其损失，我们能够部分恢复毛发再生，”诺瓦克补充道。
接下来，研究人员计划研究是否可以通过降低丝氨酸摄入量或使用影响丝氨酸水平或ISR通路的药物来改善伤口愈合。他们还旨在测试其他氨基酸，看是否有类似效果。
“总的来说，干细胞根据所经历的应激水平来决定细胞命运的能力，可能对组织在资源稀缺时如何优化其再生能力具有广泛影响，”富uchs说。