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Science子刊

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月08日 20:39

毛發(fā)對于人的外貌至關(guān)重要，禿發(fā)會嚴(yán)重影響人的社交形象和精神心理壓力。不僅如此，毛囊作為皮膚重要的附屬器，在抵御外界刺激，構(gòu)成皮膚屏障，促進(jìn)創(chuàng)面愈合都發(fā)揮著重要作用。毛囊是人體最小的器官，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和細(xì)胞組成，同時也是皮膚重要的角質(zhì)干細(xì)胞和黑素干細(xì)胞儲存庫，在皮膚創(chuàng)傷和黑色素丟失的時候，發(fā)揮補(bǔ)充角質(zhì)細(xì)胞和黑素細(xì)胞的作用，促進(jìn)皮膚快速愈合和復(fù)色。毛囊在進(jìn)化過程中形成了特殊的生態(tài)位，成為了微生物的理想棲息地。毛囊向下凹陷至皮下的解剖結(jié)構(gòu)使得皮膚微生物可以與皮膚所有層次接觸。哺乳動物體內(nèi)，沒有其他部位的微生物可以像皮膚微生物一樣借助毛囊作為導(dǎo)管，深達(dá)宿主的間充質(zhì)組織水平。因此，毛囊提供了一個微生物與免疫系統(tǒng)交流的絕佳機(jī)會。與干燥，低pH值，紫外線暴露的皮膚表面相比，毛囊上皮形成了一個濕潤，營養(yǎng)豐富，低紫外線的環(huán)境，有利于微生物的生長與定植。另外毛囊具有免疫豁免特權(quán)，從bulge區(qū)往下，毛囊上皮通過下調(diào)主要組織相容性復(fù)合物（MHC）Ia類分子和產(chǎn)生免疫抑制劑（如TGF-β1, TGF-β1,IL-10 和α-黑素細(xì)胞刺激激素）和“無危險信號”CD200的表達(dá)，嚴(yán)格限制免疫細(xì)胞的抗菌活性。這同樣為微生物的定植提供了良好的環(huán)境。毛囊對于皮膚的重要性以及其與微生物的密切關(guān)系提示皮膚微生物對于皮膚及毛囊發(fā)育再生調(diào)控的關(guān)鍵作用。南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院整形外科的王高峰教授團(tuán)隊(duì)2021年在Cell Host & Microbe 發(fā)表了題為“Bacteria Induce Skin Regeneration via IL-1β Signaling”的研究論文,首次揭示皮膚共生微生物促進(jìn)皮膚與毛囊再生的作用機(jī)制，該研究引發(fā)了業(yè)界對于皮膚共生微生物的關(guān)注，同年獲得Nature Reviews Microbiology, Cell Host& Microbe, Science Signaling 的專文評論。

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圖片來源：Cell Host& Microbe

2023年1月4日，南方醫(yī)科大學(xué)的王高峰教授團(tuán)隊(duì)再次在Science Advances 上發(fā)表了題為“Commensal Microbiome Promotes Hair Follicle Regeneration by Inducing Keratinocyte HIF-1α Signaling and Glutamine Metabolism“的研究論文6。該研究發(fā)現(xiàn)皮膚共生微生物可以通過誘導(dǎo)角質(zhì)細(xì)胞短暫缺氧，增強(qiáng)谷氨酰胺代謝，激活下游的IL1β/IL1R/Myd88通路，從而促進(jìn)毛囊再生。

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圖片來源：Science Advances

成年小鼠或兔子背部大面積的全層皮膚創(chuàng)傷及傷口愈合后，瘢痕中央會再生出具有完整結(jié)構(gòu)與毛發(fā)周期的毛囊，這種遵循胚胎發(fā)育時期的毛囊再生模式是罕見的成年哺乳動物體內(nèi)的完全性器官再生模型，解析這一模型的具體機(jī)制有利于創(chuàng)面愈合及毛發(fā)再生的臨床應(yīng)用。該團(tuán)隊(duì)之前的研究表明皮膚共生微生物可以通過角質(zhì)細(xì)胞依賴的IL-1β/IL-1R/Myd88信號促進(jìn)皮膚與毛囊再生，但是并不是通過特異性模式識別受體激活的下游IL1β通路，同時多種共生微生物均可以誘導(dǎo)毛發(fā)再生，這提示皮膚共生微生物通過非特異途徑促進(jìn)毛發(fā)再生。多項(xiàng)研究表明，在創(chuàng)傷或病變時菌群通過調(diào)控宿主的代謝來恢復(fù)和維持微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。為了檢測共生微生物對于宿主角質(zhì)細(xì)胞的代謝影響，該團(tuán)隊(duì)對包括無菌小鼠在內(nèi)的多種不同皮膚菌群梯度及不同再生能力的小鼠和人類皮膚進(jìn)行空間代謝組，轉(zhuǎn)錄組，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組，蛋白組，微生物組等多組學(xué)測序，不同代謝通路的篩選和綜合分析。結(jié)果表明，谷氨酰胺代謝在高細(xì)菌載量和高再生的皮膚中均顯著高表達(dá)。后續(xù)一系列功能實(shí)驗(yàn)表明，皮膚微生物通過谷氨酰胺代謝促進(jìn)毛囊再生。由于微生物會和微環(huán)境中的宿主細(xì)胞競爭氧氣，我們對微生物對于角質(zhì)細(xì)胞的缺氧信號的影響進(jìn)行了包括缺氧實(shí)驗(yàn)在內(nèi)的檢測和功能實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示皮膚共生微生物通過競爭性獲取氧氣，激活創(chuàng)面角質(zhì)細(xì)胞缺氧信號HIF-1α，增強(qiáng)角質(zhì)細(xì)胞的谷氨酰胺代謝，促進(jìn)下游的IL1β/IL1R/Myd88通路，誘導(dǎo)毛囊再生。這項(xiàng)研究揭示了面對穩(wěn)態(tài)破壞時，細(xì)菌誘導(dǎo)的代謝改變?nèi)绾翁岣吒杉?xì)胞對于創(chuàng)傷耐受及再生能力增強(qiáng)的具體機(jī)制，提示了皮膚微生物對于毛囊再生的臨床應(yīng)用價值。

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