除此之外，毛囊可以帮助表皮维持机体免受外界环境的损伤，在生理性的组织更新和外伤修复中发挥重要作用。由于人类毛囊在疾病和健康状态下的工作机制尚不清楚，因此脱发和头发变灰这些常见的现象一般没有被很好地控制，甚至一些治标不治本的 “偏方” 有可能导致其他的健康问题。

头发变白通常是从中年开始的一个渐进过程，Nishimura, E. K. 等人曾发现，与衰老相关的头发变灰与黑素细胞和黑素细胞干细胞（MeSC）的耗竭有关。这一耗竭过程可能受到皮肤微环境因素的影响，如氧化应激和神经内分泌信号。

头发像指甲一样大部分是由角质组成的，变白的头发在生长速度和生物物理特性方面也与有色的同类头发不同，这表明它们的毛囊上皮谱系发生了变化。Tanimura, S. 等人和 Lu, Z. 等人通过小鼠研究发现，毛囊中的上皮干细胞为黑素细胞干细胞提供了功能生态位（Functional Niche）并指导其分化。

要研究头发变白，就要从毛囊入手。那么微观视角下的毛囊细胞谱系是什么样的呢？2022 年 5 月 24 日，中科院上海营养与健康研究所张亮研究员团队等在Cell Discovery 上发表了研究论文《单细胞转录组学揭示人类头皮毛囊的谱系轨迹并揭示头发变灰的机制》。

该研究通过单细胞转录组测序，发现人类头发变白的早期阶段与基质毛发祖细胞的特定耗竭有关，与毛囊干细胞无关。其中，毛发祖细胞的耗竭伴随着 P53 通路激活，通过添加 P53 抑制剂能够改善小鼠头发变白的情况。该研究为改善头发变白状况开辟了富有希望的治疗途径。

研究人员在获取健康个体的知情同意后，收集了他们遗弃的整形手术标本。这些人头皮样品经过处理后，研究人员使用镊子逐个取出毛囊。随后，研究人员对毛囊细胞悬液进行了单细胞转录组测序。

图注：单细胞转录组测序揭示人头皮毛囊的细胞类型组成

获取到测序数据后，研究人员根据已知谱系标记（marker）的表达，对 12 群（cluster）细胞的特性进行了粗略的描绘。并使用 monocle3 进行了伪时间分析，研究了 10 个毛囊上皮细胞群（cluster）之间的差异轨迹。从免疫荧光染色图中，我们可以看出不同毛囊细胞群的空间分布情况，其中标记 KRT15 和 CD200 的荧光在毛囊的中上部有富集。

通过将人头皮转录组数据中的 SC1 和 SC2 细胞群进一步分群（subcluster），研究人员发现了人头皮毛囊显示出与小鼠不同的分子特征。对增殖细胞进一步分群后发现，人类基质短暂扩增细胞（TAC）包含具有明显分化趋势的异质细胞群体。MxTA 亚群遵循不同谱系的特征拓扑结构，从中央祖细胞群（M2）分支而来。

图注：SCENIC 分析揭示人头皮毛囊中的转录调控网络

为了深入了解人头皮毛囊中的转录调控网络，研究人员使用 SCENIC 识别了与每个细胞群中特定转录因子相对应的显著富集的基因调控网络（调控子），确定了 56 个重要的转录调控子。已知的毛囊基质关键转录因子 MSX2 和 LEF1 的调控子如预期的那样富集在基质组中。

JUN 和 FOS 的调控子（两个 AP-1 家族转录因子）在人毛囊干细胞中富集，这两个家族尚未参与小鼠成年毛囊干细胞的调节。这些数据表明，人毛囊干细胞的转录调控可能与小鼠显著不同。GSEA 分析表明，在大多数细胞群中，F62W-vs-F62B（年老）基因表达变化与 F31W-vs-F31B（年轻）基因表达变化高度一致，说明年轻和年老个体中头发变灰是由共同的转录机制所调控的。

与黑色人头皮毛囊相比，白色人头皮毛囊免疫细胞数量显著增加。基质短暂扩增细胞的耗竭是与头发变灰相关的主要毛囊变化。P53 通路靶点 P2159 和 DNA 损伤标记物组蛋白γH2Ax60 在白色人头皮毛囊细胞基质中也显著升高，这支持了P53 通路在灰色人头皮毛囊基质中被激活的观点。

图注：药物抑制 P53 通路可改善电离辐射诱导的小鼠头发变灰

最后，研究人员将 P53 抑制剂药物 pifithrin-alpha（PFTα）63 或溶剂对照物（Sol）局部给药于局部电离辐射（LIR）小鼠，剂量 2μg/cm2，每 3 天一次，共 5 次。PFTα治疗显著降低了受照皮肤区域的头发变灰表型，而没有引起相同小鼠未经治疗皮肤区域的明显变化。

在这个研究中，研究人员排除滤泡间表皮、真皮和各种其他组织的干扰，只对毛囊的细胞组成进行了研究，且对不同的细胞群进行调控因子的探索，找到了与头发变白相关的通路。并证实了该通路的抑制剂 PFTα在小鼠中对头发变灰有疗效，这给白发的治疗带来了启示。

参考来源：

1.Nishimura, E. K., Granter, S. R. & Fisher, D. E. Mechanisms of hair graying: incomplete melanocyte stem cell maintenance in the niche. Science 307, 720–724 (2005).

2.Tanimura, S. et al. Hair follicle stem cells provide a functional niche for melanocyte stem cells. Cell Stem Cell 8, 177–187 (2011).

3.Lu, Z. et al. Hair follicle stem cells regulate retinoid metabolism to maintain the self-renewal niche for melanocyte stem cells. Elife 9

4.Wu, Sijie, Yao Yu, Caiyue Liu, Xia Zhang, Peiying Zhu, You Peng, Xinyu Yan et al. “Single-cell transcriptomics reveals lineage trajectory of human scalp hair follicle and informs mechanisms of hair graying.” Cell Discovery 8, no. 1 (2022): 1-20.

撰文 | 拉缇莎

编辑 | 小耳朵

来自： 生物谷

人们常说“愁白了头”，美国一项研究显示，压力过大的确会令人早生华发。但不要妄想着到海边晒晒太阳放松一下就能挽救，因为过多紫外线同样会令头发变白。

这一研究结果发表在英国《自然－医学》月刊上。

新发现

美国纽约大学研究人员在老鼠试验中发现，当老鼠皮肤受到紫外线照射而受损时，它们毛囊中的黑色素干细胞会“迁徙”至皮肤。黑色素干细胞能产生黑色素，它是皮肤和头发颜色的来源，能保护皮肤少受阳光侵害。

研究人员说，黑色素干细胞“转移”至皮肤是为帮助皮肤弥补紫外线照射造成的损伤。研究人员同时发现，压力激素水平高的老鼠，从毛囊向皮肤“转移”的黑色素干细胞数量更多。

英国《每日邮报》12日引述研究负责人伊藤真弓（音译）的话报道，人们认为压力会催生白发，研究显示，压力的确会让毛囊中的黑色素干细胞“跑”到皮肤里；压力越大，“迁徙”的黑色素干细胞数量越多。

难替代

“我们的研究结果或许揭示了压力激素和头发变白的关系，”伊藤真弓说，这也就解释了为何压力大的人皮肤色素沉着会更多，也解释了为何极端情况下，有人会“一夜白头”。

人在接受阳光照射时，皮肤会产生更多的黑色素。伊藤真弓的研究显示，人接受紫外线照射时，皮肤变黑也许不单是新生黑色素的作用，很可能有毛囊内的黑色素干细胞在起作用。也就是说，皮肤会“偷走”藏在毛囊里的黑色素干细胞。

令人沮丧的是，这些头发中的黑色素干细胞消失后，不会有新的干细胞来替代。

葆青春

大部分人25岁开始出现第一根白发，遗传、酒精、吸烟以及生活环境等都对头发变白产生一定影响。研究人员希望，这项结果可以帮助他们研制出针对压力引发白发的药物。

法国欧莱雅公司曾开发一种预防头发变白的新技术。这种技术通过模仿一种酶的作用，防止黑色素干细胞消耗殆尽。不过，要想起效，必须在头发变白前几年就开始使用。

宝洁公司研究员弗萝克·纽特说，对大多数人而言，当前对付白发的最好方法仍然是染发，生活中的压力是造成头发变白的主要原因之一，“单靠美容产品解决这一问题几乎不可能，必须有医疗手段介入”。

她建议人们尽量避免导致头发变白的生活方式，以便让头发尽可能长时间保持年轻色泽。