毛乳头细胞的研究现状

苏胤杰，杨 劲，张 艺(综述)，星懿展※(审校)

(1.解放军第三军医大学学员旅六队，重庆 400038； 2.解放军第三军医大学基础部细胞生物学教研室，重庆 400038)

位于毛囊基底部的真皮毛乳头细胞(dermal papilla cell,DPC)是一类成纤维细胞。在毛囊发育早期，真皮细胞向单层上皮细胞发出第一真皮信号，刺激上皮局部形成毛基板；随后毛基板细胞向下方的真皮发出第一表皮信号，诱导其形成由成纤维细胞组成的凝集细胞团；然后真皮细胞发出第二真皮信号诱导上皮细胞向下迁移，形成毛母质细胞，毛母质细胞在经历多轮增殖后会向上迁移并分化为呈同心圆排列的多层结构，包括内根鞘和毛干，最终形成完整的毛囊。在此过程中，毛母质细胞逐渐包裹凝集细胞团，形成成熟的DPC[1-3]。生后毛囊的生长具有周期性，即毛囊周期，包括生长期、退化期和静止期。随着周期的交替，位于毛囊基底部的DPC不断地为毛囊的生长和分化提供必需的信号因子[4]。

1 DPC对生后毛囊生长的诱导作用

在生后毛囊的周期性生长过程中，DPC起着重要的作用。在静止期末，毛囊干细胞紧邻DPC，近年来普遍认为毛囊干细胞接受来自DPC的信号而被激活，从而启动毛囊由静止期进入生长期[5]。然而,2008年有学者提出了两步激活假说，认为在静止期向生长期的过渡时期，首先被激活的是次级毛芽，毛囊干细胞的激活发生在其后[6]。无论哪种激活假说，都支持DPC对毛囊生长具有激活作用。

毛囊的生长受到复杂而精细的信号网络的调控，涉及多条信号途径，包括Wnt、骨形成蛋白(bone morphogenetic proteins,BMP)、Shh(Sonic Hedgehog)、Notch等。其中Wnt信号在毛囊的发育、再生和周期维持等过程中都有重要作用。胚胎发育和生后毛囊周期的DPC中都有Wnt5a的表达[7]。有研究将DPC中的Wnt5a剔除后，发现DPC诱导毛囊形成的能力明显减弱，而DPC自身也表达Wnt信号的相关受体，提示其具有应答Wnt信号的能力[8-9]。最近，Ouji等[10]发现Wnt10b能促进DPC的增殖，并且维持DPC诱导毛囊生长的能力。与此同时，DPC也富含BMP及其受体[11]。研究发现，BMP-6可促进DPC诱导毛囊的活性，若BMP受体1α缺失，DPC则不能诱导毛囊的形成[12]。

此外，DPC还分泌多种细胞因子及生长因子来促进和维持毛囊的生长发育，如胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1,IGF-1)和成纤维细胞生长因子7。IGF-1是一种很强的有丝分裂原，能刺激DPC、黑色素细胞及上皮细胞的生长[13]；而成纤维细胞生长因子是一种潜在的角化细胞增殖诱导剂。此外，DPC中还可表达血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的受体2，并且VEGF通过其受体2/细胞外信号调节激酶信号促进DPC增殖[14]。一些小分子，如L-抗坏血酸-2-磷酸可诱导毛囊DPC的IGF-1表达，促进角质细胞的增殖，刺激毛囊生长[15]；BIO((2′Z,3′E)-6-Bromoindirubin-3′-oxime)分子可通过表达多功能蛋白聚糖，激活Wnt信号以及抑制糖原合酶激酶3C的表达，从而维护DPC诱导毛囊生长的活性[16]；核因子κB分子和肿瘤坏死因子(肿瘤坏死因子α和转化生长因子β)的共同表达，使DPC表现出很强的细菌毒素耐受性[17]。

2 DPC的凝集性生长特性

研究发现，低传代的DPC具有明显的凝集性生长特性，并且随着传代次数的增加，这种特性会逐渐降低。Song等[18]发现，当DPC中内克隆DPC凝集性生长相关基因(HSPC016)的表达受抑制时，DPC呈现非凝集性生长状态，并且生长速度显著慢于正常DPC，提示HSPC016可能是维持DPC凝集性生长的一种重要信号。此外，郭晓静等[19]通过免疫组织化学等方法发现，体外培养的DPC表达VEGF、转化生长因子β、肝细胞生长因子、IGF、VEGF受体等多种生长因子，并且随着传代次数的增加，强阳性表达的VEGF受体、IGF和弱阳性表达的肝细胞生长因子会逐渐减弱至消失,表明DPC在体外培养过程中会逐渐丢失其特性。另外,Ohyama等[20]在生长期DPC和真皮冷凝物的表达，以及内皮素1/干细胞因子、碱性磷酸酶和神经元细胞黏附分子在低传代DPC中的表达，都提示其可能与DPC活性的维持有关。

3 DPC的相关应用潜能

3.1多能干细胞 DPC作为一种可诱导为多种不同种类细胞的多能干细胞具有广泛的临床实用意义。自2006年Takahashi等[21]通过将四个外源基因Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4导入体细胞，使其去分化获得干性以来，诱导多能干细胞已成为近年来干细胞研究领域的热点。Tsai等[22-23]先后在2010年和2011年连续报道仅通过外转一个Oct4因子就可实现对DPC的重新编程，成功诱导出诱导多能干细胞。有研究报道OCT4阳性的DPC可能是皮肤多能干细胞的起源细胞[24]。Fernandes等[24]发现，DPC能被神经干细胞标志物nestin标记，提示DPC可能是由神经嵴细胞分化而来的一种多能干细胞。随后，Wong等[25]发现，DPC可以诱导出成骨细胞、平滑肌细胞、造血细胞和神经胶质细胞等多类细胞。

3.2雄激素性脱发 雄激素在体内对毛发的生长发育起着一定的刺激作用，可调节毛乳头与毛囊上皮之间的相互作用，影响毛囊上皮细胞的增殖分化，引起毛发生长或脱失[26]。Hibberts等[27]发现不同部位的DPC对雄激素的反应性存在差异，可能与其表达差异的雄激素受体有关，提示雄激素可能通过诱导DPC分泌一些抑制因子或生长因子，从而抑制或促进毛囊上皮细胞的增殖。Kwack等[28]发现，DKK1(一种Wnt通路抑制因子)是参与雄激素导致脱发的一个关键性因素。并且在斑秃患者的DPC中，升-抗坏血酸-2-磷酸可抑制双氢睾酮对DKK1的诱导作用。这些研究的发现为更进一步了解雄激素性脱发的机制提供了线索，有助于尽快研究出治疗这种脱发的方法。

3.3临床药物治疗 复方甘草酸苷和地塞米松在抗炎、免疫调节的同时，还可能通过调节DPC的活性诱导毛发生长[29]。黄芩苷、甘草提取物和拉坦前列素虽然对DPC增殖无明显影响，但能显著促进DPC分泌VEGF，从而促进毛发生长[30]。

在化疗过程中，往往会造成患者不同程度的脱发。一些化疗药物，如紫杉醇会影响DPC某些蛋白的表达，其中包括涉及钙离子的调节生物学特性，囊泡运输，蛋白质折叠，分子代谢，还原解毒的蛋白[31]，从而造成脱发。另一种药物顺铂也会诱导DPC中泛素化的蛋白酶体降解Blc-2，从而使DPC发生凋亡[32]。

4 展 望

作为毛囊中重要的细胞群，DPC的分子机制和临床应用正在被逐渐认识和解析。然而，有关DPC的形态形成和生理功能的机制等还有待进一步的研究，如间充质细胞的来源、DPC在各个时期诱导毛囊周期性循环和抗凋亡的机制，以及DPC如何激活毛囊周期等。相对于较低等的哺乳动物，人DPC的形成和功能涉及更复杂的基因调控过程。为应对复杂的微环境刺激，DPC与周围细胞间的信号通路如何精密调节毛囊的循环往复和毛发生长还不是很清楚。通过研究DPC在毛囊中所发挥的作用来治疗脱发等疾病，在临床上还需要更多的尝试和验证。关于DPC的更加深入的认识，必将为人类对抗和最终解决脱发等疾病产生深远影响。

[1] Driskell RR,Clavel C,Rendl M,etal.Hair follicle dermal papilla cells at a glance[J].J Cell Sci,2011,124(Pt 8):1179-1182.

[2] Schneider MR,Schmidt-Ullrich R,Paus R.The hair follicle as a dynamic miniorgan[J].Curr Biol,2009,19(3):132-142.

[3] Millar SE.Molecular Mechanisms Regulating Hair Follicle Development[J].J Invest Dermatol,2002,118(2):216-225.

[4] Alonso L,Fuchs E.The hair cycle[J].J Cell Sci,2006,119(Pt 3):391-393.

[5] 邹锋,郝飞.毛囊生物学特性的某些研究进展[J].医学美学美容杂志,2006,12(5):315-317.

[6] Greco V,Chen T,Rendl M,etal.A two-step mechanism for stem cell activation during hair regeneration[J].Cell Stem Cell,2009,4(2):155-169.

[7] Botchkarev VA,Botchkareva NV,Nakamura M,etal.Noggin is required for induction of the hair follicle growth phase in postnatal skin[J].FASEB J,2001,15(12):2205-2214.

[8] Hu B,Lefort K,Qiu W,etal.Control of hair follicle cell fate by underlying mesenchyme through CLS-Wnt5a-FOXN1 regulatory axis[J].Genes Dev，2010,24(14):1519-1532.

[9] Reddy ST,Andl T,Lu MM,etal.Expression of frizzled genes in developing and postnatal hair follicles[J].J Invest Dermatol,2004,123(2):275-282.

[10] Ouji Y,Ishizaka S,Yoshikawa M.Dermal papilla cells serially cultured with Wnt-10b sustain their hair follicle induction activity after transplantation into nude mice[J].Cell Transplant,2012,21(10):2313-2324.

[11] Rendl M,Polak L,Fuchs E.BMP signaling in dermal papilla cells is required for their hair follicle-inductive properties[J].Genes Dev，2008,22(4):543-557.

[12] Yang CC,Cotsarelis G.Review of hair follicle dermal cells[J].J Dermatol Sci,2010,57(1):2-11.

[13] Elliott K,Stephenson TJ,Messenger AG.Difference in hair follicle dermal papilla volume are due to extracellular matrix volume and cell number: Implications for the control of hair follicle size and androgen responses[J].J Invest Dermatol,1999,113(6):873-877.

[14] Li W,Man XY,Li CM,etal.VEGF induces proliferation of human hair follicle dermal papilla cells through VEGFR-2-mediated activation of ERK[J].Exp Cell Res,2012,318(14):1633-1640.

[15] Kwack MH,Shin SH,Kim SR,etal.L-ascorbic acid 2-phosphate promotes elongation of hair shafts via the secretion of insulin-like growth factor-1 from dermal papilla cells through phosphatidylinositol 3-kinase[J].Br J Dermatol,2009,160(6):1157-1162.

[16] Yamauchi K,Kurosaka A.Inhibition of glycogen synthase kinase-3 enhances the expression of alkaline phosphatase and insulin-like growth factor-1 in human primary dermal papilla cell culture and maintains mouse hair bulbs in organ culture[J].Arch Dermatol Res,2009,301(5):357-365.

[17] Hill RP,Haycock JW,Jahoda CA.Human hair follicle dermal cells and skin fibroblasts show differential activation of NF-κB in response to pro-inflammatory challenge[J].Exp Dermatol,2012,21(2):158-160.

[18] Song Z,Zhou C,Wang J,etal.Effect of HSPC016 gene expression on the aggregative growth of dermal papillae cells[J].Australas J Dermatol,2012,53(2):e26-e29.

[19] 郭晓静,郝飞,姜晓勇，等.人毛乳头细胞在不同传代时期某些细胞因子表达的变化[J].第三军医大学学报,2008,28(21):2144-2145.

[20] Ohyama M,Zheng Y,Paus R,etal.The mesenchymal component of hair follicle neogenesis:background,methods and molecular characterization[J].Exp Dermatol,2009,19(2):89-99.

[21] Takahashi K,Yamanaka S.Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors[J].Cell,2006,126(4):663-676.

[22] Tsai SY,Clavel C,Kim S,etal.Oct4 and klf4 reprogram dermal papilla cells into induced pluripotent stem cells[J].Stem Cells,2010,28(2):221-228.

[23] Tsai SY,Bouwman BA,Ang YS,etal.Single Transcription factor reprogramming of hair follicle dermal papilla cells to induced pluripotent stem cells[J].Stem Cells,2011,29(6):964-971.

[24] Fernandes KJ,McKenzie IA,Mill P,etal.A dermal niche for multipotent adult skin-derived precursor cells[J].Nat Cell Biol,2004,6(11):1082-1093.

[25] Wong CE,Paratore C,Dours-Zimmermann MT,etal.Neural crest-derived cells with stem cell features can be traced back to multiple lineages in the adult skin[J].J Cell Biol,2006,175(6):1005-1015.

[26] 刘昕,胡志奇,刘晓燕,等.雄激素与体外培养的人毛乳头细胞和外根鞘细胞相互作用的研究[J].中国实用美容整形外科杂志,2006,17(3):232-235.

[27] Hibberts NA,Howell AE,Randall VA.Balding hair follicle dermal papilla cells contain higher levels of andrgen receptors than those from non-balding scalp[J].J Endocrinol,1998,156(1):59-65.

[28] Kwack MH,Kim MK,Kim JC,etal.L-ascorbic acid 2-phosphate represses the dihydrotestosterone induced dickkopf-1 expression in human balding dermal papilla cells[J].Exp Dermatol,2010,19(12):1110-1112.

[29] 张国强,程毅,李玲.复方甘草酸苷、地塞米松对毛乳头细胞活性影响的研究[J].天津医药，2011,39(2):127-129.

[30] 朱海琴,范卫新,张卉.黄芩苷对人毛囊生长和毛乳头细胞分泌血管内皮生长因子的影响[J].中华肤科杂志,2007,40(7):416-418.

[31] Chen PH,Wang CY,Hsia CW,etal.Impact of taxol on dermal papilla cells—a proteomics and bioinformatics analysis[J].J Proteomics,2011,74(12):2760-2773.

[32] Luanpitpong S,Nimmannit U,Chanvorachote P,etal.Hydroxyl radical mediates cisplatin-induced apoptosis in human hair follicle dermal papilla cells and keratinocytes through Bcl-2-dependent mechanism[J].Apoptosis,2011,16(8):769-782.