一種調控毛髮生長的系統
許多器官都是由三類組織組成：上皮（epithelium）、間質（mesenchyme）和神經（nerve）。在皮膚中，這三種組織以一種特殊的排列方式組裝在一起。交感神經是我們神經系統的一部分，它控制著身體的平衡和我們對外界刺激的反應。
交感神經和這種平滑肌之間的聯絡已廣為人知，這是因為它們是雞皮疙瘩產生的細胞基礎：寒冷引發交感神經元發出神經訊號，這種平滑肌作出的反應就是收縮，使毛髮豎起來。
Hsu說，“我們可以真正在超微結構層面觀察到交感神經和毛囊幹細胞是如何相互作用的。神經元傾向於調節可興奮細胞（excitable cell），就像其他神經元或肌肉與突觸相互作用一樣。但是，我們吃驚地發現,它們與毛囊幹細胞形成類似突觸的結構，畢竟毛囊幹細胞並不是神經元的典型作用目標。”
接下來，這些研究人員證實了交感神經確實作用於毛囊幹細胞。交感神經系統通常會持續低水平啟用，以維持身體的平衡。這些研究人員發現，這種低水平的神經活動使得毛囊幹細胞處於一種隨時準備再生的狀態。在長期寒冷的情況下，交感神經處於更高的啟用水平，釋放出更多的神經遞質，使得毛囊幹細胞迅速啟用再生毛囊，並長出新的毛髮。
這些研究人員還研究了是什麼維持了交感神經與毛囊幹細胞之間的連線。當他們移除與毛囊相連的平滑肌時，交感神經回縮，交感神經與毛囊幹細胞之間的連線丟失了，這表明這種平滑肌是連線交感神經與毛囊的必要支撐結構。
這種系統是如何產生的？
除了研究完全形成狀態下的毛囊，這些研究人員還研究了這種系統最初是如何產生的—平滑肌和交感神經如何首先到達毛囊。
論文共同第一作者、Hsu實驗室博士後研究員Yulia Shwartz說，“我們發現這種訊號來自於發育中的毛囊本身。它分泌的一種蛋白調節平滑肌的形成，隨後吸引交感神經。在成年後，這種相互作用發生了逆轉，交感神經和平滑肌一起調節毛囊幹細胞以再生新的毛囊。這是在關閉整個迴圈–發育中的毛囊正在建立自己的微環境。”
對環境作出反應
通過這些實驗，這些研究人員鑑定出一種調節毛囊幹細胞的雙組分系統。交感神經是通過神經遞質啟用毛囊幹細胞的訊號成分，而平滑肌是讓神經纖維直接與毛囊幹細胞連線的結構成分。
Shwartz說，“你可以用許多不同的方式調節毛囊幹細胞，它們是研究組織再生的奇妙模型。這種特殊的反應對於將組織再生與外界的變化（如溫度）偶聯在一起很有幫助。
在未來，這些研究人員將進一步探究外部環境如何影響皮膚中的幹細胞，無論是在穩態下還是在修復情況下，如傷口癒合。
Hsu說，“我們生活在一個不斷變化的環境中。由於皮膚總是與外界接觸，這讓我們有機會研究我們體內的幹細胞利用什麼機制將組織產生與不斷變化的需求結合起來，這對於生物體在這個動態的世界中茁壯成長至關重要。”