隨著生活壓力的增大，“白髮”已不僅僅是中老年人的標配，越來越多的青壯年年紀不大卻已“早生華髮”，武俠小說和影視劇中也常常有“一夜白頭”的橋段。長白頭髮不僅顯老，還影響精神樣貌，十分讓人頭疼。

目前，對抗白髮最常見的方式就是染發了，從理髮館出來的那一刻，便好似從“頭”開始，煥然一新了。那麼，顯美顯帥顯年輕的“染髮”長期使用是安全的麼？

早在2020年，國際四大醫學期刊之一《英國醫學期刊》（bmj）曾發表了一篇隨訪36年，11萬餘名女性參與的前瞻性研究[1]，探究了個人使用永久性染髮劑與癌症風險及死亡率之間的關係。結果發現，個人使用永久性染髮劑與大多數癌症風險和癌症相關死亡率之間未發現正相關關係，但基底細胞癌、乳腺癌和卵巢癌的風險增加。

果然，染髮有風險，愛美須謹慎！不過，科學家對於頭髮的研究也從未停止。近日，頂級期刊Nature發表一篇題為“Dedifferentiation maintains melanocyte stem cells in a dynamic niche”的研究論文[2]，從負責頭髮色素沉著的黑色素細胞幹細胞（McSC）系統中發現了頭髮變白的原因。或許在不久的未來，發掘一種預防頭髮變白、甚至逆轉白髮變黑的健康新方法將不再是夢想！

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05960-6

來自美國紐約大學格羅斯曼醫學院Mayumi Ito教授團隊透過3D成像、遺傳標記和scRNA-seq等技術，對小鼠黑色素細胞幹細胞（McSC）的自我更新能力、分化軌跡、去分化、可逆性調節等一系列過程進行了深入分析研究。

首先，我們先來了解一下黑色素細胞幹細胞（McSC）系統。負責頭髮色素沉著的黑色素細胞幹細胞（McSC）系統組織與毛囊幹細胞（HFSC）組織相似。McSCs位於休止期毛囊（HFs）的隆突（bulge）區和毛基質（hair germ ，HG）區域，McSCs被毛囊上皮幹細胞（隆突細胞）和祖細胞（HG細胞）包圍，構成McSC生態位。

為了驗證HG McSCs是否具有自我更新能力，研究者使用小鼠模型透過體內成像技術對休止期HG McSCs進行了命運圖譜。結果表明，與HFSC系統中HG上皮細胞在增殖分化後消失不同，HG中的黑色素細胞幹細胞（McSC）具有自我更新能力。提示McSCs在促分化環境中聚集時依然保持其乾性，大多數McSCs在轉運擴增（TA）和幹細胞狀態之間切換，以進行自我更新和成熟後代的產生，這種機制與其他自我更新系統在根本上有所不同。

圖：HG McSCs具有自我更新能力（來源[2]）

McSC 分化形態方面，研究者發現，在休止期階段，McSCs顯示出未分化的黑色素細胞的緊湊橢圓形或雙極形狀。然而，它們在早期生長期（生長期II）中顯示出顯著變化，當轉運擴增（TA）細胞出現在HG區室中時，HG 中的所有黑色素細胞都出現樹突狀外觀。在超過90%的HFs中，黑色素細胞在這一階段都具有樹突狀形態。

圖：在休止期和生長早期的McSCs，標記的區域被放大和重建（來源[2]）

實時成像和單細胞RNA測序結果顯示，MCSC 是可移動的，並且需要移動以展示其“變色龍樣”特徵，在區域性微環境訊號（例如WNT）刺激下，McSCs再生分化的黑色素細胞向下遷移到毛球（在毛囊下部，是頭髮的生長點）中，在此處為頭髮產生黑色素，為頭髮“上色”。

需要注意的是，當它們位於 HF 的 TA 隔室（生長的 HG 區域）時，它們會顯示 TA 表型，然後一旦易位到 HF 的幹細胞區室中，就會顯示幹細胞表型。隨著時間的推移，黑色素細胞幹細胞（McSCs）與毛囊幹細胞（HFSCs）的耐用性存在差異，即McSCs比HFSCs更早耗盡，這導致頭髮在衰老過程中變白。

長期譜系追蹤表明，McSC系統是由恢復的McSCs維持的，而不是由固有地免於可逆變化的保留幹細胞維持的。

研究者認為，McSCs在HF的幹細胞（WNT – bulge/ORSup）和TA（WNT+HG/bulb）間轉移的能力可能使它們能夠可逆地獲得不同的分化狀態。然而，實時成像顯示，一些源自HG的McSCs在下一個休止期沒有回到HG室，而是留在休止期隆突處。考慮到人類和小鼠中頭髮變白的高患病率，研究者探究了HG McSCs分佈的這種變化是否與衰老有關。

研究者透過採用從出生後21天的小鼠開始，在每個休止期反覆脫毛的方法，加速HFs的衰老。果然，研究者檢測到HFs中存在顯著的McSCs缺失，這在HG的第七個休止期中十分明顯。

正如預期的那樣，這些小鼠顯示出頭髮變白。值得注意的是，老年HF中的許多McSCs改變了位置，分散到隆突處，而不是在HG室內緊密聚集。並且影像分析顯示，老年HF個體間McSCs的距離大於年輕HF個體間McSCs的距離。含有隆突型McSCs的HF百分比從10%增加到50%以上，這種異常的McSC分佈可能會影響成熟黑色素細胞的再生。

 

圖：第2和第7次休止期小鼠情況比較（來源[2]）

綜上所述，該研究確定了一種新的模型，其中去分化是穩態幹細胞維持不可或缺的一部分，並表明調節McSC流動性可能代表一種預防頭髮變白的新方法。可能在不久的未來，白髮變黑不再是困擾大家的難題！

參考文獻：

[1]Zhang Y, Birmann BM, Han J, et al. Personal use of permanent hair dyes and cancer risk and mortality in US women: prospective cohort study. BMJ. 2020 Sep 2;370:m2942.

[2] Sun, Q, Lee, W, Hu, H. et al. Dedifferentiation maintains melanocyte stem cells in a dynamic niche. Nature 616, 774–782 (2023).

來自： 生物谷