Science重磅：長出頭發(fā)和皮膚修復(fù)，都離不開這種常見的維生素！

yy2751 2024-03-26 發(fā)布于黑龍江

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眾所周知，維生素是人體所需的六大營養(yǎng)素之一，也是維持人體正常生活及健康所必需的微量有機化合物。就絕大多數(shù)維生素而言，人體不能直接合成或合成量非常少，無法滿足機體的需要。因此，必需由食物供給或直接補充以維持正常的生命活動和生理功能。

維生素A是一種易氧化的脂溶性維生素，通常代表視黃醇及其活性物質(zhì)。與上述提及的那樣，人體不能直接合成維生素A，因此需要從新鮮的食物或者補充劑獲取。先前，梅斯醫(yī)學(xué)開展的調(diào)研顯示，受調(diào)查者中有8.57%堅持?jǐn)z入維生素A補充劑；其中，有超一半的人表示吃維生素補劑的原因為，“身體出現(xiàn)某些癥狀，自我感覺需要補充”。

可別小看了維生素A，它與人體健康密切相關(guān)，在維持正常視力、生長發(fā)育、免疫功能、生殖和基因表達(dá)等方面均起到重要作用。相反，缺乏維生素A則會出現(xiàn)眼部癥狀、皮膚損害、食欲降低、免疫功能低下、血紅蛋白合成代謝障礙等等情況。

而Science上最新發(fā)表的重磅研究，揭示了維生素A的又一大“全新”作用——調(diào)控干細(xì)胞的譜系選擇。

具體來說，維生素A是調(diào)節(jié)譜系可塑性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。即通過控制維生素A的濃度能夠協(xié)調(diào)毛囊干細(xì)胞的譜系可塑性，從而引導(dǎo)干細(xì)胞實現(xiàn)傷口愈合或毛發(fā)生長，對再生醫(yī)學(xué)、傷口修復(fù)和癌癥治療具有重要意義。

DOI: 10.1126/science.adi7342

研究開始前要厘清一個概念「干細(xì)胞的譜系可塑性」。

在整個生命過程中，成體干細(xì)胞都發(fā)揮著“促進組織再生”的作用，嚴(yán)格調(diào)節(jié)組織再生的類型和時間。當(dāng)機體受傷時，干細(xì)胞會被調(diào)動到“最需要”的區(qū)域，以擴大再生范圍來加速修復(fù)。而在該過程中，成體干細(xì)胞需要從一個譜系過渡到另一個，因此會進入一種“譜系可塑性（lineage plasticity）”的狀態(tài)。

譜系可塑性是指新舊譜系的細(xì)胞特性轉(zhuǎn)錄因子的雙重表達(dá)，即在這種狀態(tài)下原有細(xì)胞和新細(xì)胞的命運均會共同表達(dá)。這是一種典型的創(chuàng)傷誘導(dǎo)應(yīng)激通路，賦予干細(xì)胞命運靈活性，有助于組織恢復(fù)健康。

舉個簡單的例子，生活中人們難免受傷，當(dāng)一個孩子從自行車上摔下來并擦傷膝蓋時，皮膚干細(xì)胞會沖向傷口并施展“救援”，長出新的表皮來覆蓋傷口。但在大規(guī)模的“救援軍”中，除了部分本身就發(fā)揮“皮膚再生”作用的干細(xì)胞外，還有一部分是從毛囊干細(xì)胞（HFSCs）變形來的。

通常情況下，毛囊干細(xì)胞的主要作用是促進頭發(fā)生長。但當(dāng)身體受到損傷時（比如膝蓋擦傷），為了應(yīng)對當(dāng)下更為迫切的需求，毛囊干細(xì)胞便會轉(zhuǎn)變形態(tài)為表皮干細(xì)胞，匯入“修復(fù)大軍”中幫助傷口的恢復(fù)。為此，毛囊干細(xì)胞要進入“譜系可塑性”的狀態(tài)，需暫時表達(dá)毛發(fā)和表皮兩種干細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子。

毛囊干細(xì)胞的動員和擴張

但正如本研究的參與者之一Matthew T. Tierney博士所述，譜系可塑性是一把“雙刃劍”。在出現(xiàn)損傷時，毛囊干細(xì)胞能夠及時轉(zhuǎn)入譜系可塑性狀態(tài)，實現(xiàn)傷口的修復(fù)；但如果不受控并一直保持在修復(fù)模式中，則會導(dǎo)致慢性傷口狀態(tài)或癌癥發(fā)生。

為了找到調(diào)控譜系可塑性的關(guān)鍵因素，研究者選擇了哺乳動物的皮膚上皮作為研究對象，原因有二：在應(yīng)對環(huán)境損傷時，這種屏障組織能夠?qū)崿F(xiàn)快速愈合；與此同時，哺乳動物的皮膚上皮包含了多個離散的干細(xì)胞群，而這些干細(xì)胞群源自一個共同的胚胎祖細(xì)胞，這其中就包括了毛囊干細(xì)胞。

在傷口愈合期間干細(xì)胞的譜系可塑性

在篩選小分子庫之后，研究者驚訝地發(fā)現(xiàn)，視黃酸（一種具有生物活性的維生素A）是干細(xì)胞脫離譜系可塑性狀態(tài)并在體外誘導(dǎo)分化為頭發(fā)或表皮細(xì)胞的必要條件。而這算是維生素A的一種未知的全新功能。

體內(nèi)和體外實驗顯示，視黃酸水平必須要保持在合理范圍內(nèi)，毛囊干細(xì)胞才能參與傷口修復(fù)的過程——如果視黃酸的水平過高，干細(xì)胞無法進入譜系可塑性狀態(tài)，因此無法修復(fù)傷口；但如果視黃酸的水平過低，干細(xì)胞則會重點發(fā)揮傷口修復(fù)的作用，而阻礙了毛發(fā)的再生。

換言之，通過遺傳、飲食和局部干預(yù)的小鼠實驗后，研究者發(fā)現(xiàn)了維生素A的“天平”作用，即影響毛囊干細(xì)胞在皮膚損傷和毛發(fā)再生之間的平衡。一旦平衡被打破，就會發(fā)生皮膚和頭發(fā)不可兼得的情況。

當(dāng)然，視黃酸并不是單獨發(fā)揮作用的，準(zhǔn)確來說需要與BMP和WNT等蛋白信號分子相互作用，有效地編排形成毛囊所需的不同譜系，共同影響干細(xì)胞的平衡狀態(tài)。

維生素A在譜系可塑性中發(fā)揮著重要作用

一直以來，人們觀察到這樣一個“矛盾相反”的現(xiàn)象：外用維生素A能夠刺激傷口處的毛發(fā)生長；但過量的維生素A又會抑制毛發(fā)生長，甚至導(dǎo)致脫發(fā)的發(fā)生。而本研究則很好地解釋了這一現(xiàn)象。

當(dāng)然，除了再生醫(yī)學(xué)和傷口修復(fù)之外，維生素A在癌癥治療領(lǐng)域可能存在的作用也引起了研究團隊的興趣，特別是鱗狀細(xì)胞癌和基底細(xì)胞癌的譜系可塑性。事實上，癌癥干細(xì)胞的特點是“不走尋常路”，當(dāng)癌癥干細(xì)胞的譜系可塑性不受控時，或成為致癌的關(guān)鍵因素。

既然調(diào)控和抑制譜系可塑性是控制腫瘤生長和改善預(yù)后的關(guān)鍵，那么維生素A或?qū)⒊蔀榘┌Y治療的潛在有效藥物。研究者興奮地表示，抑制干細(xì)胞的譜系可塑性將成為改善癌癥預(yù)后的重點研究方向，而這也將成為新前沿。

綜上所述，該研究首次發(fā)現(xiàn)了維生素A在調(diào)節(jié)干細(xì)胞的譜系可塑性過程中的重要作用，即維持干細(xì)胞在皮膚修復(fù)和頭發(fā)生長之間的平衡，或成為再生醫(yī)學(xué)和腫瘤治療領(lǐng)域的重點研究方向。

對于普通人來說，保證維生素A攝入的平衡，既不缺少也不過量，才是重中之重。按照膳食指南推薦攝入量，我國成人維生素A的RNI，男性為每天800μg RAE（視黃醇活性當(dāng)量），女性為700μg RAE。