青科沙龙第131期 | Cell-系统性因素影响毛囊再生的机制

深究科学

2024-12-23 08:04发布于浙江科普领域创作者

--本期青科沙龙关键词--


HFSCs               间歇性禁食

毛囊再生             器官间通讯



直播介绍

毛囊再生相关研究是科研的热门方向，在调研了一线科研工作者的需求后，华安生物联系并邀请到了西湖大学研究员张兵作为讲者对近期一项研究进行分享，分享主题为系统性因素影响毛囊再生的机制。

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讲
者
介
绍


张兵，西湖大学研究员。博士2007年毕业于山东大学，2015年获得美国凯斯西储大学生物化学博士学位；2015-2020年在美国哈佛大学干细胞与可再生生物学系任职博士后，从事哺乳动物皮肤干细胞调控与皮肤和毛发再生的研究。曾先后获得哈佛大学杰出教学奖和Charles A. King Trust博士后奖金。2020年秋季入职西湖大学任研究员，研究方向为皮肤干细胞的调控以及皮肤和毛发再生。



研

究
介
绍


间歇性禁食因其潜在的健康益处而受到全球的欢迎，尽管它对体细胞干细胞和组织生物学的影响仍然难以捉摸。

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2024年12月13日，西湖大学张兵团队在Cell 在线发表题为“Intermittent fasting triggers interorgan communication to suppress hair follicle regeneration”的研究论文，该研究报道了常用的间歇性禁食方案通过选择性诱导活化的毛囊干细胞（HFSCs）凋亡来抑制毛囊再生。这种效应与热量减少、昼夜节律改变或mTORC1细胞营养感知机制无关。
禁食激活皮肤中肾上腺和真皮脂肪细胞之间的串扰，触发游离脂肪酸快速释放到生态位，进而破坏HFSCs的正常代谢，提高其细胞活性氧水平，导致氧化损伤和细胞凋亡。一项随机临床试验（NCT05800730）表明间歇性禁食抑制人类头发生长。总之，该研究揭示了间歇性禁食对组织再生的抑制作用，并确定了在营养供应不稳定期间消除活化的HFSCs并停止组织再生的器官间通讯。


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研究过程

几个世纪以来，斋戒一直是许多宗教团体的长期传统。近年来，包括定期禁食或限时饮食计划在内的各种间歇性禁食方案在全球越来越受欢迎。越来越多的证据表明，这些禁食模式不仅有益于代谢健康和体重控制，而且对组织健康也有深远的影响，尽管这种影响的机制尚不清楚。
体细胞干细胞是维持和再生全身许多组织的驱动力。在组织内，体细胞存在于一个被称为“生态位”的特殊微环境中。生态位整合来自局部和系统的信号，决定干细胞的命运，调节再生过程，以应对各种生理和环境变化，这对动物在自然界的适应和生存至关重要然而，间歇性禁食影响体细胞干细胞及其生态位的详细机制尚不完全清楚。建立这些机制对于理解间歇性禁食对组织健康影响的根本原因至关重要。
先前的研究表明，禁食可以改善肠、肌肉和造血系统中多个体细胞干细胞群的功能和抗逆性。然而，间歇性禁食对其他外周组织（如皮肤）的影响尚未确定。从机制上讲，间歇性禁食会延长两餐之间的时间间隔，改变昼夜节律，减少总卡路里摄入量。然而，目前尚不清楚这些因素中的哪一个主要驱动间歇性禁食对体细胞干细胞和组织再生的影响。

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文章机理模式图


间歇性禁食会引起身体生理上的重大变化，但这些系统性变化传递给外周组织的途径，以及特定的生态位成分是否在影响干细胞命运中发挥作用，在很大程度上仍然未知。最后，体细胞通常表现出独特的代谢特征，在组织再生的不同阶段利用不同的代谢程序。然而，这些固有特性是如何塑造它们对禁食的独特反应的，目前尚不清楚。
研究人员在皮肤上研究了这些问题。在皮肤内，毛囊在毛囊干细胞（HFSCs）的周期性激活下，经历生长（生长期）、退化（退化期）和休止（休止期）的循环阶段，以产生新的毛发。在休止期，HFSCs在毛囊的鼓包和毛芽区域保持静止。它们在生长素进入时变得短暂活跃，启动毛囊再生并进行自我更新。此外，皮肤中不同类型的细胞在HFSCs周围形成一个复杂的生态位，使其再生活动能够根据外部刺激或生理变化进行调节。先前的临床观察表明，通过极低热量饮食快速减肥的患者可能会出现脱发。然而，现代间歇性禁食对毛囊再生和头发生长的影响尚不清楚。HFSCs的明确行为和头发的可见性使毛囊成为研究各种间歇性禁食方案如何影响体细胞干细胞和组织生物学的理想系统。
该研究报道了常用的间歇性禁食方案通过选择性诱导活化的毛囊干细胞（HFSCs）凋亡来抑制毛囊再生。这种效应与热量减少、昼夜节律改变或mTORC1细胞营养感知机制无关。禁食激活皮肤中肾上腺和真皮脂肪细胞之间的串扰，触发游离脂肪酸快速释放到生态位，进而破坏HFSCs的正常代谢，提高其细胞活性氧水平，导致氧化损伤和细胞凋亡。一项随机临床试验（NCT05800730）表明间歇性禁食抑制人类头发生长。总之，该研究揭示了间歇性禁食对组织再生的抑制作用，并确定了在营养供应不稳定期间消除活化的HFSCs并停止组织再生的器官间通讯。


Intermittent fasting triggers interorgan communication to suppress hair follicle regeneration: Cell

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