Nature重磅发现：揭开头发变白的原因，为白发转黑带来希望

撰文丨王聪 编辑丨王多鱼 排版丨水成文 

白发、脱发等头发状况，是人类遇到的最普遍的状况之一，头发变白通常是一个从中年开始的渐进过程。负责头发色素沉着的黑色素细胞干细胞（McSC）组织被认为与毛囊干细胞（HFSC）组织相似。McSC位于休止期毛囊（HF）的隆突区（bulge）和毛基质（HG）区，在这里，McSC被毛囊上皮干细胞（隆突细胞）和祖细胞（毛基质细胞）包围，构成McSC生态位。 

在毛发生长期开始时，McSC再生分化的黑色素细胞，这些黑色素细胞向下迁移到毛球中，在那里它们为头发产生黑色素。在大多数哺乳动物以及人类中，McSC比HFSC更早耗竭，这导致了头发在衰老过程中变白。而McSC为何更早耗竭，目前还不清楚。 

2023年4月19日，纽约大学格罗斯曼医学院 Mayumi Ito 教授团队（Sun Qi为第一作者）在 Nature 发表了题为：Dedifferentiation maintains melanocyte stem cells in a dynamic niche 的研究论文。 这项研究找到了头发随着年龄增长而变白的原因，黑色素细胞干细胞（McSC）具有在毛囊生长区之间来回移动的能力，而随着衰老的进行，这些干细胞会被“困住”，从而失去了维持头发颜色的能力，进而导致头发变白。这项研究为防止头发变白或逆转白发开辟了一种潜在新方法。

毛囊中的黑色素细胞干细胞（McSC）能够不断增殖和分化，当它们接受足够的信号刺激，就会从干细胞状态分化为成熟的黑色素细胞，从而产生蛋白质色素，控制头发的颜色。 在这项最新研究中，研究团队通过3D活体成像和单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术长时间追踪观察小鼠单个毛囊中的McSC，他们发现，在正常的毛发生长过程中，McSC在发育中的毛囊的各个区域不断来回移动，在这些不同区域，McSC暴露于影响干细胞成熟的信号有所不同。

也就是说，研究团队发现，McSC在其最原始的干细胞状态和成熟状态之间的转换，取决于它们在毛囊中所处的位置。 随着头发老化、脱落，然后反复长出，越来越多的McSC被困在被称为毛囊隆突区的干细胞中，McSC被留在这里，不会进一步成熟分化，也不会回到它们在毛基质中的的初始位置，在毛基质中WNT蛋白会刺激McSC成熟分化为黑色素细胞。而在毛囊隆突区，McSC接触的WNT信号是在毛基质区中的数万亿分之一，这就导致了困在这里的McSC无法成熟并产生黑色素。

决定头发颜色的黑色素细胞干细胞（红色），需要在毛囊毛基质（右图）中才能被激活，从而产生黑色素 而其他具有自我再生能力的干细胞，例如毛囊干细胞，不具备McSC的可塑性，它们在成熟时只沿既定的时间轴向一个方向移动。这也在一定程度上解释了为什么即使色素沉着失败（头发变白）时，头发也能继续生长。 

在这项最新研究中，研究团队还通过对小鼠进行拔毛和强迫毛发再生来促进其毛发衰老，结果显示，毛囊隆突区的McSC数量从拔毛前的15%增加到了50%，但这些细胞不能再生或成熟为产生黑色素的黑色素细胞。相比之下，其他能够继续在毛囊隆突区和毛基质之间来回移动的McSC仍具有再生、成熟分化为黑色素细胞并产生黑色素的能力。

论文第一作者 Sun Qi 博士表示，这项研究加深了我们对黑色素细胞干细胞（McSC）如何影响头发颜色的基本理解，这也提出了一种潜在方法——可以通过帮助被困住的McSC在发育中的毛囊中的再次移动来逆转白发或防止人类头发变白。 论文通讯作者 Mayumi Ito 表示，黑色素细胞干细胞（McSC）的功能丧失可能是导致头发变白的原因。这些发现表明，McSC的运动和可逆分化是保持头发健康和颜色的关键。 据悉，研究团队计划进一步探索让McSC重新恢复移动能力的方法，或通过物理方式让McSC移回到毛囊毛基质区，让它们在那里它们产生黑色素。