(封面图片:免疫荧光图显示出发育中的小鼠毛囊中的上皮干细胞)
成年干细胞维持我们身体组织的正常稳定状态,并且负责受伤组织修复。这些细胞通常位于特殊的小生境(niche)中,合适的微环境使得干细胞保持复制和组织再生能力。在哺乳动物毛囊中,成体干细胞以相对静止的状态位于毛囊峡部(bulge),它们对于毛发生长非常重要。小鼠毛囊干细胞能形成所有3种皮肤上皮细胞系,而在正常状态下,这些干细胞会周期性的激活,以促进初生毛发生长。
尽管所有毛囊在小鼠出生时已经开始发育,但是毛囊峡部微环境在出生后3周仍不显著,此时小鼠已经具有完整的表皮毛发覆盖。因此,毛囊干细胞从何而来,它们是如何形成微结构的尚不清楚。此前,科学家认为这些细胞对于胚胎发育并非必需,因为毛囊来自于表皮,而不是峡部微环境。为了研究毛囊干细胞是否在发育早期就已经存在,以及其是否发挥作用,来自美国洛克菲勒大学的一组科学家进行了相关研究,并将结果发表在2008年7月3日出版的《细胞—干细胞》(Cell Stem Cell)上。
毛囊干细胞有多种标记物,这些标记物能帮助研究人员了解干细胞的特征和行为等。其中包括广泛应用的CD34,以及转录因子Lhx2、Sox9、Tcf3、Nfatc1等。与CD34不同的是,这些转录因子的表达开始于毛囊形成时期。在研究中,科学家利用了基因技术、细胞生物技术等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。为了测试这些早期的慢周期细胞是否起到了干细胞作用,研究小组利用Sox9-Cre作为基因标记,实验结果表明,表达Sox9的细胞最后能形成所有皮肤上皮细胞系,而Sox9对于干细胞分化是必需的。
因此,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。
新研究结果证实了早期毛囊干细胞的存在,并且表明了它们在组织形态发生过程中的重要生理作用。(科学网 何宏辉/编译)
(《细胞—干细胞》(Cell Stem Cell),Vol 3, 33-43, 03 July 2008,Jonathan A. Nowak, Elaine Fuchs)
更多阅读(英文)