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全球有数以千万计的人群受到脱发困扰,这一问题不仅影响外貌,更对心理健康和生活质量造成深远影响。尽管科学界对脱发机制已有诸多探索,包括激素失衡、压力、代谢紊乱及毛囊干细胞萎缩等因素,但能够有效促进人类头发生长的治疗手段依然有限。
8月15日,中国北京生命科学研究所一项发表在顶级期刊《Cell》上面的研究通过分析一种罕见的遗传性多毛症——先天性全身性终毛增多症(CGHT),揭示了皮肤成纤维细胞的“生物电”信号在毛发生长调控中的关键作用,为脱发治疗开辟了全新的路径。
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研究团队通过对5名CGHT患者及其基因变异模型的高通量染色体构象捕获(Hi-C)分析发现,这些患者在17号染色体上存在不同的结构变异,包括微小缺失或倒位重复。这些变异破坏了基因组三维空间中的拓扑关联结构域(TAD)边界,导致原本被隔离的增强子与一个名为KCNJ2的基因发生异常接触。
KCNJ2编码一种钾离子通道蛋白,通常在心脏和神经系统中发挥电生理功能。然而,此次研究发现,正是这一基因在皮肤成纤维细胞中的异常激活,成为驱动全身过度毛发生长的核心机制。
Hi-C 分析揭示多毛症患者来源细胞中的异位染色质环
进一步实验证实,KCNJ2的上调并非在所有皮肤细胞中都有效,其促毛发生长的作用具有高度细胞特异性——只有在真皮成纤维细胞中过表达KCNJ2,才能显著促进毛囊周期性再生和毛干延长。这一发现颠覆了传统观念:成纤维细胞长期以来被视为仅提供结构支撑的“建筑工人”,而本研究则揭示其具备主动调控组织再生的“指挥官”潜能。
其背后的机制与细胞膜的电位变化密切相关。KCNJ2通道的激活导致成纤维细胞膜超极化,即细胞内部电位变得更负。这种电生理状态的改变,增强了细胞对Wnt信号通路的响应能力,而Wnt通路正是启动毛囊从休止期进入生长期的关键开关。研究人员发现,这种超极化效应通过降低细胞内钙离子浓度实现,从而优化了成纤维细胞向毛囊干细胞传递促再生信号的能力。
更引人注目的是,在正常的毛发生长周期中,成纤维细胞的膜电位会自然波动,且超极化状态恰好与生长期(anagen)高度同步。当研究人员人为诱导成纤维细胞去极化(即膜电位升高),毛发生长被明显延迟;而通过KCNJ2激活实现超极化,则能在衰老小鼠和雄激素性脱发(AGA)模型中有效逆转毛发稀疏,恢复毛囊的再生能力。
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这项研究首次将“生物电调控”引入毛发再生领域,揭示了细胞电生理状态作为一种新型信号调控维度的重要性。与传统聚焦于生长因子或激素的治疗策略不同,靶向成纤维细胞的膜电位——特别是通过调控KCNJ2通道活性——可能成为未来治疗脱发的创新方向。例如,开发能够选择性激活皮肤成纤维细胞中KCNJ2的小分子药物或基因疗法,有望为因衰老、遗传或疾病导致的脱发患者带来新的希望。
这项工作不仅解析了一种罕见遗传病的致病机理,更重要的是,它揭示了一个普适性的生物学原理:细胞的电活动不仅是神经和肌肉的专属语言,也可能在组织再生中扮演核心角色。这一发现为再生医学提供了全新的视角,或将推动“电调控疗法”在皮肤修复、伤口愈合乃至其他器官再生中的广泛应用。
参考
Chen, Daoming, et al. "Fibroblast bioelectric signaling drives hair growth." Cell (2025). |