近期，重庆大学雷明星团队在Research发表了题目为“Mitophagy promotes hair regeneration by activating glutathione metabolism”的最新研究成果。该研究探索了线粒体自噬及谷胱甘肽代谢对毛囊再生的作用。
Citation: WangD,JiangJ,WangM,LiK,LiangH,WangN,LiuW,WangM,ZhouS,ZhangM,et al.Mitophagy Promotes Hair Regeneration by Activating Glutathione Metabolism.Research 2024;7:Article 0433.
https://doi.org/10.34133/research.0433
研究背景
毛囊从休止期向生长期的再生过程受阻时会引起脱发，脱发会给人们造成严重的心理负担，影响生活质量。已有研究发现自噬在促进毛囊再生过程中扮演重要角色，但是对自噬如何影响毛囊再生的分子机制，人们了解甚少。
研究进展
作者通过多组学测序分析、毛囊线粒体探针检测、小鼠模型和皮肤类器官模型揭示了线粒体自噬对于毛囊再生的影响，阐明了线粒体自噬通过激活谷胱甘肽代谢促进毛囊第二毛芽细胞增殖（图1）。
图1 早期生长期第二毛芽的线粒体自噬激活增强
首先，通过转录组学和单细胞RNA测序分析，研究人员揭示了毛囊再生过程中线粒体自噬的变化。此外，研究人员使用线粒体荧光探针染色观察到与休止期毛囊相比，生长期早期毛囊的荧光强度明显更强，表明生长期早期的线粒体活性更强（图2）。值得注意的是，在早期生长期的第二毛芽细胞（hair germ，HG）中，线粒体自噬活性更强。由于线粒体自噬会选择性清除受损线粒体，在退化期，毛囊下部快速退化，毛母质细胞、内根鞘和外根鞘角质形成细胞会不断凋亡，此过程消耗大量能量，从退化期向休止期转变过程中可能积累大量凋亡细胞和受损线粒体，在休止期，毛囊中的细胞大多处于静息状态，因此本研究认为可能在休止期向生长期过渡时会触发线粒体自噬，以清除休止期积累的受损线粒体，维持细胞内线粒体稳态和线粒体功能。
图2 线粒体探针对比毛囊休止期和早期生长期的线粒体活性
研究人员进一步在小鼠模型和皮肤类器官模型中验证了线粒体自噬对毛囊再生的影响，结果发现外源性补充线粒体自噬激活药物KYP-2047和Pennogenin 3-O-beta-chacotrioside（P3Oβ）可以激活HG细胞的增殖，这加速了毛囊从休止期进入生长期的进程。反之，在皮肤类器官中特异性敲除Phb2基因或抑制Lc3功能后，毛囊中受损线粒体清除受损，小鼠毛囊再生受到抑制（图3、图4）。其中图3A为剃毛小鼠的毛囊再生情况；图3B为BrdU免疫荧光染色显示P3Oβ促进HG细胞的增殖；图3C为蛋白免疫印迹沉淀实验，展示P3Oβ促进了从LC3I到LC3II的自噬流的形成。
图3激活线粒体自噬促进小鼠毛囊再生
图4 谷胱甘肽促进毛囊再生
总结与展望
作者从细胞生物学的角度阐明了自噬在毛发再生中的机制。这项工作为理解毛囊再生机制提供了新的视角，也为未来发展脱发治疗手段提供了研究基础。期待这项研究成果能为脱发患者带来新的思路与治疗途径。
作者简介
雷明星现任重庆大学生物工程学院教授，主要研究领域包括皮肤疾病与创伤修复、揭示毛囊周期再生的新机制、利用皮肤类器官培养技术促进皮肤及其附属器官的再生等。目前担任中华医学会皮肤性病学分会毛发学组委员、中国力学学会生物力学专业委员会青年委员、重庆市中西医结合学会皮肤病专委会副主任委员、重庆市医学会皮肤病分会委员兼实验学组组长等。
往期回顾
09
08-2024
08
09-2024
添加编辑微信 ｜ 加入科学家社群
和Research主编面对面
验证请写明 姓名+单位哦
