Cell子刊：治疗脱发有望！谷氨酰胺代谢控制毛囊的干细胞的再生
全世界有数以亿计的男性，女性甚至是儿童饱受脱发困扰，遗传、衰老、分娩、癌症治疗、烧伤以及压力等都可能导致脱发。
在现代社会，随着工作、生活和学习压力的增大，焦虑等负面情绪折磨着我们的身体，你是否偶然发现镜子里的自己，不知从何时起，变得气色衰弱，头发枯槁稀疏，发际线也在不知不觉中悄然后移？
近日，来自德国科隆大学的研究人员在" Cell Metabolism "上发表了题为"Glutamine Metabolism Controls Stem Cell Fate Reversibility and Long-Term Maintenance in the Hair Follicle"的研究论文，发现毛发干细胞对头发的再生至关重要，它们可以通过响应组织中的低氧浓度而切换其代谢状态由谷氨酰胺代谢转变为糖酵解，增加ORS祖细胞向HFSCs转化，从而延长其寿命。
自然环境因素每天都会损害我们的皮肤和其他组织，而人体会不断清除并更新受损的组织。平均而言，人类每天流失5亿个细胞和大量毛发，总计1.5克。
死物质被促进组织生长的专门干细胞代替。组织功能取决于这些干细胞的活性和健康状况，因为活性受损会导致组织老化。
在毛囊的再生周期结束时，一旦创建了新的头发，干细胞就会返回其特定位置并恢复静止状态。这项新研究的关键发现是，要恢复到干细胞状态，就需要改变细胞的代谢状态。它们响应于组织中的低氧浓度，从基于谷氨酰胺的代谢和细胞呼吸转变为糖酵解，糖酵解是由称为Rictor的蛋白质诱导的信号传导触发的转变。
研究模式图
该研究小组创建了一个遗传小鼠模型来研究Rictor蛋白的功能，观察到缺乏该蛋白的小鼠的毛囊再生和周期明显延迟。患有Rictor缺乏症的衰老小鼠的干细胞逐渐减少，导致脱发。
为了了解毛囊干细胞（HFSC）的调控机制，研究人员检测了HFSC及毛囊ORS细胞这两种细胞群体的转录组和代谢谱。发现ORS细胞中参与线粒体ATP合成和OXPHOS的基因高度表达，TCA循环中的代谢产物也明显增加，而HFSC中的线粒体明显较少，且线粒体相关基因的表达水平也较低。此外，毛发生长初期的毛囊中，ORS区域的氧化程度比在生长阶段的毛囊中更高，与处于激活或分化状态的HFSCs一致。这表明ORS细胞状态与OXPHOS和TCA循环活性水平升高及氧化增加有关。
HFSCs和早期祖细胞具有不同的代谢特征
为了增强研究发现的说服力，研究人员构建了Rictor敲除的基因小鼠模型，并观察到缺失Rictor的小鼠显着延迟了毛囊的再生和循环，这表明干细胞调节功能受损。并且，随着年龄的增长，这些老鼠出现了脱发和干细胞数量的减少。
Rictor敲除的基因小鼠模型
观察到谷氨酰胺酶抑制剂能够恢复Rictor缺陷小鼠的干细胞功能，这证明了修饰代谢途径可能是增强我们组织再生能力的有效方法的原理。
总之，后续以研究如何将这些临床前发现用于人类干细胞生物学，以及潜在地用于保护毛囊不衰老的药物疗法。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cmet.2020.08.011
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