陳梅楊

（福建省發(fā)育與神經(jīng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350117）

脫發(fā)會(huì)影響個(gè)人的身體、心理和社會(huì)健康。脫發(fā)疾病的治療包括藥理學(xué)和外科干預(yù)（自體毛發(fā)移植），目前，尚未發(fā)現(xiàn)能夠根治各類脫發(fā)疾病的藥物，毛發(fā)再生也受到自身供體毛囊（Hair Follicle：HF）的限制。因此，探索替代的治療方案即如何產(chǎn)生無數(shù)的毛囊，用以取代由于疾病、損傷或老化而丟失或受損的毛囊，這些都成為領(lǐng)域內(nèi)研究的重點(diǎn)。本文介紹毛發(fā)的發(fā)生、用于毛發(fā)再生的細(xì)胞源、脫發(fā)治療和相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)，為脫發(fā)治療和開發(fā)出相關(guān)的毛發(fā)生長(zhǎng)劑提供思路。

1 毛囊的形態(tài)發(fā)生和周期性循環(huán)

毛囊是胚胎皮膚發(fā)育過程中形成的器官，胚胎時(shí)期在上皮和間充質(zhì)細(xì)胞的相互作用中形成，由特化的真皮細(xì)胞和表皮干細(xì)胞之間相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)槊?。同樣，出生后的毛發(fā)在生長(zhǎng)過程中，間充質(zhì)真皮乳頭細(xì)胞和周圍的上皮細(xì)胞之間的交流調(diào)控毛干的產(chǎn)生[1]。毛囊真皮干細(xì)胞存在于真皮中，能夠再生真皮鞘（Dermal Sheath：DS），并在每個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)自我更新填充DS和真皮乳頭（Dermal Papilla：DP）[2]。成熟毛囊經(jīng)歷生長(zhǎng)期、退行期、休止期周期性循環(huán)，DP被認(rèn)為是一個(gè)毛囊循環(huán)的主調(diào)節(jié)器。在休止期-生長(zhǎng)期過渡，DP刺激隆突部上皮毛囊干細(xì)胞（Hair Follicle Stem Cells：HFSCs），當(dāng)DP的刺激信號(hào)克服隆突部微環(huán)境的抑制閾值時(shí)，HFSCs分裂，從隆突部遷出一群次級(jí)毛芽細(xì)胞，在退行期躲過程序性凋亡而存活[3-4]。這些次級(jí)毛芽細(xì)胞迅速增殖形成祖細(xì)胞或短暫擴(kuò)充細(xì)胞（Transit-Amplifying Cells：TACs）。TACs可能通過分化成8種不同的上皮細(xì)胞系（如毛干、內(nèi)根鞘）和皮脂腺（Sebaceous Gland：SGs），在生長(zhǎng)期過程中為毛囊的生長(zhǎng)提供能量[5-6]（圖1）。

除了HFSCs外，黑色素干細(xì)胞也存在于隆突部。在生長(zhǎng)期過程中，它們與HFSCs協(xié)同激活，生成成熟的黑色素細(xì)胞，這些黑色素細(xì)胞產(chǎn)生色素顆粒并將其分布到鄰近的分化細(xì)胞中，形成色素化的毛發(fā)纖維[7]。生長(zhǎng)期持續(xù)4～6周，在此期間角質(zhì)形成細(xì)胞和黑色素細(xì)胞發(fā)生凋亡。這種凋亡驅(qū)動(dòng)的退化使DP向上移動(dòng)，更接近上皮隆突部。直至完全消退后，HF進(jìn)入休止期，可持續(xù)數(shù)月。根據(jù)毛囊周期性生長(zhǎng)過程中形態(tài)的變化，毛囊由一個(gè)永久性的區(qū)域（由漏斗部和峽部組成）和一個(gè)較低的可變區(qū)域（包括分化的上皮細(xì)胞、毛發(fā)基質(zhì)和真皮乳頭細(xì)胞）組成，永久性區(qū)域一般不發(fā)生凋亡和再生，可變區(qū)域是毛囊周期性變化的主要部位。在毛囊中，各種干細(xì)胞群位于隆突部，以促進(jìn)毛囊形態(tài)發(fā)生反復(fù)進(jìn)行。

2 毛囊生物工程的細(xì)胞源和挑戰(zhàn)

基于毛囊細(xì)胞和其他細(xì)胞的組織工程使毛囊再生成為可能。毛囊是由上皮和間充質(zhì)相互誘導(dǎo)發(fā)育而來，因此毛囊再生需要毛囊來源的上皮和間充質(zhì)，目前真皮乳頭細(xì)胞（Dermal Papilla Cells： DPCs）和毛囊干細(xì)胞是深入研究的焦點(diǎn)。理想情況下，一種基于細(xì)胞的再生藥物治療一般是自體的，但同種異體細(xì)胞源和非毛囊細(xì)胞源也可以用于毛囊再生治療。

2.1 毛囊細(xì)胞源的誘導(dǎo)潛能和處理策略

DP在毛囊發(fā)育和循環(huán)中起著重要的作用，研究表明，從大鼠、豚鼠和人類身上分離出來的DPCs移植到無毛皮膚上可以誘發(fā)毛囊形成[8-9]。此外，將毛囊的真皮乳頭細(xì)胞去除后，毛囊呈現(xiàn)靜止?fàn)顟B(tài)[3]。研究人員將毛囊間充質(zhì)DP和DS分別與上皮細(xì)胞重組后，移植到免疫缺陷小鼠皮膚中實(shí)現(xiàn)了毛發(fā)再生[10]。而且，在裸鼠中誘導(dǎo)生成人類毛囊也只有在將人類DPCs與上皮成分重組才被證明是有可能的[11]。因此，生物工程重建毛囊就需要解決上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞來源的問題。

人類DPCs的分離需要將毛囊穿孔分離出DP部分，不可用胰蛋白酶和膠原蛋白酶的酶促消化，酶解不能有效地產(chǎn)生用于流式細(xì)胞術(shù)分選的單細(xì)胞，而且會(huì)使DP失去其天然和獨(dú)特的細(xì)胞外基質(zhì)微環(huán)境，這對(duì)保留DPCs誘導(dǎo)特性至關(guān)重要。在體外擴(kuò)增時(shí)，在缺乏天然環(huán)境因素的常規(guī)培養(yǎng)條件下就要考慮到這個(gè)因素。為了保留或挽救DPCs誘導(dǎo)能力，科學(xué)家極力尋找一種體外擴(kuò)增人DPCs的方法，如果與毛囊上皮重組，這種誘導(dǎo)能力可以恢復(fù)。既往研究表明，與角質(zhì)形成細(xì)胞共培養(yǎng)維持了DP的體內(nèi)特性[12]。Qiao等人將體外聚集的小鼠毛囊細(xì)胞（真皮乳頭細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞）在甲基纖維素覆蓋的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，形成部分毛發(fā)結(jié)構(gòu)再移植到裸鼠體內(nèi)繼續(xù)發(fā)育成熟，并持續(xù)生長(zhǎng)至少6個(gè)月[13]。據(jù)報(bào)道不同的信號(hào)成員（包括Wnt,BMP和FGF）延長(zhǎng)了培養(yǎng)的DPCs的毛發(fā)誘導(dǎo)能力[14-18]。此外，JAK-STAT信號(hào)通路的藥理調(diào)節(jié)被證明可以提高培養(yǎng)的人DPCs的誘導(dǎo)能力[19]。

HFSCs是通過補(bǔ)充不同的上皮細(xì)胞系而促進(jìn)HF在體內(nèi)再生的最突出的干細(xì)胞群[20-21]。從組織工程的角度來看，獲得一定數(shù)量的活性上皮對(duì)體外重建毛囊胚芽至關(guān)重要?，F(xiàn)已確定HFSCs、角質(zhì)形成細(xì)胞及其它的前體細(xì)胞可作為毛囊組織工程的上皮成分。相對(duì)于人類的DPCs來說，人類和小鼠的HFSCs因其特異的分子標(biāo)志可直接分離出來，但分離出的HFSCs其增殖能力較差，且在培養(yǎng)傳代過程中易于分化[22]。迄今為止，已有不同的上皮-間充質(zhì)組合在體外成功地重建了毛囊。但是，全功能的毛囊體外重建僅用胚胎小鼠的皮膚細(xì)胞實(shí)現(xiàn)[11，23]。研究報(bào)道了通過使用具有更高分化潛能的細(xì)胞，即成年HFSCs、新生兒角質(zhì)形成細(xì)胞和胚胎細(xì)胞將人和小鼠細(xì)胞偶聯(lián)形成毛囊嵌合體（如人間充質(zhì)誘導(dǎo)細(xì)胞和嚙齒動(dòng)物上皮角化形成細(xì)胞）來提高毛囊再生潛能[11，24-26]。結(jié)果表明，這樣的嵌合體細(xì)胞在植入小鼠皮膚時(shí)毛囊誘導(dǎo)潛能更大。雖然實(shí)驗(yàn)結(jié)果很有趣，但是這些研究離人類毛囊再生還有很遠(yuǎn)的距離，HFSCs對(duì)人類HF生物工程的實(shí)際貢獻(xiàn)還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.2 非毛囊細(xì)胞源

雖然分離自體HFSCs和DPCs用于人類HF再生治療是研究的熱點(diǎn)，但當(dāng)供體頭發(fā)稀少時(shí)，非毛囊細(xì)胞群就開始被列入考慮范圍內(nèi)了。由皮膚衍生的祖細(xì)胞（skin-derived precursors： SKPs）與DPCs相似，它被認(rèn)為是一種用于毛囊再生的自體多能細(xì)胞源。SKPs在小鼠皮膚上的成毛潛力也得到了廣泛的研究[27]。通過在水凝膠中植入含有表皮干細(xì)胞和SKPs的球狀結(jié)構(gòu)，成功地在裸鼠切除創(chuàng)面中重建了功能性毛囊和皮脂腺[27]。但是，除了從人類真皮中分離出來具有挑戰(zhàn)性外，這種細(xì)胞的誘導(dǎo)潛能還不清楚。

為了克服供體細(xì)胞數(shù)量稀少或技術(shù)分離的限制，非自體多能干細(xì)胞能夠克服這個(gè)缺點(diǎn)，它具有多向分化能力且取之不盡。到目前為止已有研究嘗試使用人的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（human-induced pluripotent stem cells：hiPSCs）來再生毛囊[28-30]。hiPSCs分化可用于產(chǎn)生DPCs和HFSCs，或誘導(dǎo)間充質(zhì)和上皮細(xì)胞群，也可以在體外通過3D皮膚器官系統(tǒng)使毛囊生物工程成為可能。在這些系統(tǒng)中，基于iPSCs的器官胚芽被創(chuàng)造出來，移植到裸鼠體內(nèi)后具有完整功能[29]。然而，由于其安全性，即病毒整合進(jìn)基因組和腫瘤形成的風(fēng)險(xiǎn)，將誘導(dǎo)多能干細(xì)胞用于人類治療仍存在爭(zhēng)議。此外，人類胚胎干細(xì)胞（human embryonic stem cells：hESCs）能分化成與DP細(xì)胞相似，并在裸鼠皮下移植時(shí)誘導(dǎo)毛發(fā)生成[30]。

3 脫發(fā)治療

目前，還沒有一種公認(rèn)的細(xì)胞源可以作為毛囊再生的種子細(xì)胞，毛囊再生還有很長(zhǎng)的一段路要走，所以藥物、物理治療依然是脫發(fā)治療的重要手段。脫發(fā)疾病有雄激素性脫發(fā)、斑禿等，其中雄激素性脫發(fā)（Androgenetic Alopecia：AGA)是一種常見的脫發(fā)類型，影響50歲以上的50%男性，影響80歲以上的50%女性[31]。下面介紹目前雄激素性脫發(fā)的治療現(xiàn)狀。

3.1 米諾地爾

米諾地爾是一種抗高血壓血管舒張藥，局部用于治療男性和女性脫發(fā)。在DPCs和毛囊生發(fā)細(xì)胞的生長(zhǎng)期早期，米諾地爾使DNA合成速率增加，米諾地爾對(duì)毛囊細(xì)胞可能有特異的親和力，誘導(dǎo)毛囊細(xì)胞增殖[32]。關(guān)于米諾地爾對(duì)毛囊細(xì)胞增殖的具體機(jī)制，經(jīng)證明通過激活ERK和Akt和增加Bcl-2/Bax比值來阻止細(xì)胞死亡，從而促進(jìn)DPCs的存活。科學(xué)家認(rèn)為米諾地爾通過對(duì)DPCs的增殖和抗凋亡作用來延長(zhǎng)促生長(zhǎng)素，從而促進(jìn)頭發(fā)生長(zhǎng)[33]。臨床上使用5%米諾地爾溶液可以阻止很多男性脫發(fā)，但停止使用后，脫發(fā)又開始了。

3.2 非那雄胺

在米諾地爾治療24周后，只有不到40%的男性對(duì)藥物有反應(yīng)。相比之下，口服非那雄胺12個(gè)月后超過80%的患者具有顯著效果[34]，但是停藥后，結(jié)果通常是可逆的，并且具有勃起功能障礙、性欲低下。雖然這種副作用并不常見，但這種治療方案不被大多數(shù)患者所接受。

3.3 富血小板血漿

越來越多的研究表明富血小板的血漿（Platelet-Rich Plasma：PRP）對(duì)脫發(fā)治療有效，然而，其潛在的細(xì)胞和分子機(jī)制及其對(duì)毛囊干細(xì)胞的影響尚不清楚。富血小板血漿（PRP）是一種將血小板濃縮在小體積血漿中的自體制劑，因其富含多種自身性生長(zhǎng)因子的集合體，包含毛發(fā)生長(zhǎng)的促進(jìn)因子。這可能是通過血小板釋放生長(zhǎng)因子，這些生長(zhǎng)因子通過促進(jìn)新血管形成來刺激新毛囊的發(fā)育[35]。Gupta分析PRP治療AGA的有效性，結(jié)果顯示頭發(fā)密度顯著增加，表明PRP是雄激素性脫發(fā)的一種有效治療選擇，其表現(xiàn)為較高的頭發(fā)密度[36]。

3.4 光、電磁場(chǎng)、電刺激

低水平激光治療（LLLT）被廣泛應(yīng)用于創(chuàng)傷愈合、減輕疼痛和炎癥的替代醫(yī)療。已有研究光療法通過DPCs對(duì)毛發(fā)生長(zhǎng)的影響，經(jīng)LED照射培養(yǎng)基會(huì)促進(jìn)DPCs增殖，其潛在機(jī)制是通過Wnt/β-catenin信號(hào)和ERK通路的激活促進(jìn)DPCs的增殖[37]。此外，電磁場(chǎng)會(huì)刺激DPCs活性，研究表明1763 MHz射頻曝光通過誘導(dǎo)DPCs中的胰島素生長(zhǎng)因子-1刺激毛發(fā)生長(zhǎng)[38]。電刺激被用于各種皮膚治療，已有臨床研究證實(shí)電刺激對(duì)毛發(fā)再生有積極作用。

3.5 其他治療方法

此外，毛發(fā)移植和微針法也是治療手段之一。頭發(fā)移植是指從供體區(qū)域提取的頭發(fā)被移植到禿發(fā)區(qū)域的過程，微針是一種利用各種長(zhǎng)度和直徑的滾輪和電子筆等設(shè)備制造可控制的組織損傷的過程。

4 美容性毛發(fā)生長(zhǎng)劑的研發(fā)

在使用藥物治療、外科干預(yù)之外，基礎(chǔ)研究也致力于去開發(fā)新型的毛發(fā)生長(zhǎng)劑，能夠解決日常中的脫發(fā)煩惱，起到輔助治療和預(yù)防作用。毛發(fā)生長(zhǎng)劑的成分不斷被從事制藥的企業(yè)、生物技術(shù)公司和化妝品公司研發(fā)，皮膚生物學(xué)和藥理學(xué)也致力去發(fā)現(xiàn)更多的活性化合物。

4.1 1%吡啶硫酮鋅

研究表明，去屑洗發(fā)液或含有抗真菌或抗菌劑的藥妝品，可能對(duì)頭發(fā)生長(zhǎng)有利。吡啶硫酮鋅已知有抗菌特性，可作為有效的去屑治療[39]。Berger對(duì)200名患者隨機(jī)進(jìn)行研究，評(píng)估1%吡啶硫酮鋅洗發(fā)水的效用。設(shè)置4組：⑴ 1%吡啶硫酮鋅洗發(fā)水；⑵5%米諾地爾局部用藥+普通洗發(fā)水；⑶ 普通洗發(fā)水；⑷ 1%吡啶硫酮鋅洗發(fā)水+5%米諾地爾局部用藥。在第9周，使用 1%吡啶硫酮鋅洗發(fā)水的頭發(fā)相對(duì)增加量略少于米諾地爾局部用藥的一半，并且在整個(gè)26周的治療期間基本保持不變。使用5%米諾地爾局部溶液和1%吡啶硫酮鋅洗發(fā)劑中均未見優(yōu)勢(shì)。毛發(fā)計(jì)數(shù)結(jié)果顯示，在26周的治療期間內(nèi)，每天使用1%吡啶硫酮鋅洗發(fā)水可適度且持續(xù)地改善頭發(fā)的生長(zhǎng)[40]。

4.2 成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGFs）

FGFs是用于治療皮膚和頭發(fā)問題的有前途的藥物。但是由于它們的大尺寸和親水性，它們不能滲透到皮膚中阻止了它們作為有效的化妝品成分局部應(yīng)用。

Yamad等人發(fā)現(xiàn)二肽脯氨酰異亮氨酸（Pro-Ile）不僅刺激人角質(zhì)形成細(xì)胞的生長(zhǎng)，還適度激活FGFR3c和FGFR4，并在較小程度上激活FGFR1c。Pro-Ile的這種受體特異性與FGF18相似，在5 ng/mL FGF18，Pro-Ile會(huì)增強(qiáng)對(duì)FGFR3c和FGFR4的活性，在50 ng/mL FGF18下，該活性受到抑制。結(jié)果表明，二肽Pro-Ile充當(dāng)FGFR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的部分激動(dòng)劑/拮抗劑，它具有與FGF18相似的受體特異性，并且能夠穿透模型表皮[41]。這些結(jié)果表明Pro-Ile作為局部可調(diào)節(jié)的化妝品成分，在調(diào)節(jié)皮膚生理，毛發(fā)生長(zhǎng)和傷口愈合方面有潛在用途。

4.3 甘露糖基赤蘚糖醇脂

甘露糖基赤蘚糖醇脂（Mannosylerythritol lipids：MELs）是假單胞菌屬的酵母從原料中產(chǎn)生的細(xì)胞外糖脂，由于其多功能的界面和生化作用而成為最有前途的生物表面活性劑。

Morita等人為了擴(kuò)大在化妝品中的應(yīng)用，使用培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞和乳頭細(xì)胞以及三維培養(yǎng)的人類皮膚模型研究了MEL的細(xì)胞活化特性。與對(duì)照細(xì)胞相比，由豆油生產(chǎn)的雙乙?；疢EL顯著提高了成纖維細(xì)胞的活力，超過150%；另一方面，用橄欖油生產(chǎn)的雙乙?；疢EL處理未觀察到細(xì)胞活化。單乙?；腗EL幾乎不增加細(xì)胞活力。添加超過1μg/L的MELs，成纖維細(xì)胞的活力降低，而培養(yǎng)的人皮膚細(xì)胞顯示5μg/L的MELs具有高活力。有趣的是，從大豆油中產(chǎn)生的0.001μg/L的雙乙酰化MEL可顯著激活乳頭細(xì)胞，與對(duì)照細(xì)胞相比，細(xì)胞活力達(dá)到150%。因此，由大豆油制得的雙乙?；疢EL應(yīng)該具有作為刺激毛乳頭細(xì)胞的新的毛發(fā)生長(zhǎng)劑的潛力[42]。

5 結(jié)語

誘發(fā)脫發(fā)的因素多種多樣，目前尚無根治的治療方案，組織工程還未實(shí)現(xiàn)毛囊再生，單一的療法的效果不理想。因此在藥物治療、外科干預(yù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出美容性毛發(fā)生長(zhǎng)劑也尤為重要，不僅能夠輔助治療，也能預(yù)防脫發(fā)，讓人人擁有一頭烏黑亮麗的頭發(fā)。