成年干细胞维持我们身体组织的正常稳定状态,并且负责受伤组织修复。这些细胞通常位于特殊的小生境(niche)中,合适的微环境使得干细胞保持复制和组织再生能力。在哺乳动物毛囊中,成体干细胞">成体干细胞以相对静止的状态位于毛囊峡部(bulge),它们对于毛发生长非常重要。小鼠毛囊干细胞能形成所有3种皮肤上皮细胞系,而在正常状态下,这些干细胞会周期性的激活,以促进初生毛发生长。
尽管所有毛囊在小鼠出生时已经开始发育,但是毛囊峡部微环境在出生后3周仍不显著,此时小鼠已经具有完整的表皮毛发覆盖。因此,毛囊干细胞从何而来,它们是如何形成微结构的尚不清楚。此前,科学家认为这些细胞对于胚胎发育并非必需,因为毛囊来自于表皮,而不是峡部微环境。为了研究毛囊干细胞是否在发育早期就已经存在,以及其是否发挥作用,来自美国洛克菲勒大学的一组科学家进行了相关研究,并将结果发表在2008年7月3日出版的《细胞—干细胞》(Cell Stem Cell)上。
毛囊干细胞有多种标记物,这些标记物能帮助研究人员了解干细胞的特征和行为等。其中包括广泛应用的CD34,以及转录因子Lhx2、Sox9、Tcf3、Nfatc1等。与CD34不同的是,这些转录因子的表达开始于毛囊形成时期。在研究中,科学家利用了基因技术、细胞生物技术等对毛囊干细胞进行了分析。结果发现,慢周期细胞(slow-cycling cell)在皮肤发育早期就已经出现,并且表达干细胞标记物,接着形成成年干细胞。为了测试这些早期的慢周期细胞是否起到了干细胞作用,研究小组利用Sox9-Cre作为基因标记,实验结果表明,表达Sox9的细胞最后能形成所有皮肤上皮细胞系,而Sox9对于干细胞分化是必需的。
因此,毛囊干细胞在毛囊形成最早期阶段就发生分化,并且初期的干细胞分化依赖于Sox9。更重要的是,早期的毛囊干细胞对于3种皮肤上皮细胞系形成都有贡献,一旦缺少这些细胞,毛囊和皮脂腺的正常形态发生就会受到阻碍,而同时上皮损伤修复也会被影响。
新研究结果证实了早期毛囊干细胞的存在,并且表明了它们在组织形态发生过程中的重要生理作用。(生物谷Bioon.com)
生物谷推荐原始出处:
Cell Stem Cell,Vol 3, 33-43, 03 July 2008,Jonathan A. Nowak, Elaine Fuchs
Hair Follicle Stem Cells Are Specified and Function in Early Skin Morphogenesis
Jonathan A. Nowak,1 Lisa Polak,1 H. Amalia Pasolli,1 and Elaine Fuchs1,
1 Howard Hughes Medical Institute, Laboratory of Mammalian Cell Biology and Development, The Rockefeller University, New York, NY 10065, USA
Corresponding author
Elaine Fuchs
fuchslb@rockefeller.edu
Summary
In adult skin, epithelial hair follicle stem cells (SCs) reside in a quiescent niche and are essential for cyclic bouts of hair growth. Niche architecture becomes pronounced postnatally at the start of the first hair cycle. Whether SCs exist or function earlier is unknown. Here we show that slow-cycling cells appear early in skin development, express SC markers, and later give rise to the adult SC population. To test whether these early slow-cycling cells function as SCs, we use Sox9-Cre for genetic marking and K14-Cre to embryonically ablate Sox9, an essential adult SC gene. We find that the progeny of Sox9-expressing cells contribute to all skin epithelial lineages and Sox9 is required for SC specification. In the absence of early SCs, hair follicle and sebaceous gland morphogenesis is blocked, and epidermal wound repair is compromised. These findings establish the existence of early hair follicle SCs and reveal their physiological importance in tissue morphogenesis.