2022年12月11日，國際學術期刊Advanced Science在線發(fā)表中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所王瑩研究組和時玉舫研究員題為“SCD1 Sustains Homeostasis of Bulge Niche via Maintaining Hemidesmosomes in Basal Keratinocytes”的研究論文，發(fā)現(xiàn)并揭示硬脂酰輔酶A去飽和酶1（stearoyl-coenzyme A desaturase 1，SCD1）介導的脂肪酸代謝調(diào)控表皮細胞影響靜息毛囊干細胞（hair follicle stem cells，HFSCs）的干細胞龕形成新特征與新機制。
干細胞龕對于維持干細胞靜息狀態(tài)，調(diào)控干細胞的活動與命運具有重要作用。盡管很多研究揭示不同組織器官中干細胞龕的組織特異性特征，然而，對于其形成機制與平衡狀態(tài)的維持機制仍了解有限。在毛囊中，HFSCs的動員具有周期性，其所處的干細胞龕，即毛囊隆突部（bulge region），通過整合多種信號，調(diào)節(jié)HFSCs的靜息與活化，保證其能夠在整個生命過程中維持毛發(fā)生長。
SCD1是催化飽和脂肪酸變?yōu)閱尾伙柡椭舅岬南匏倜?，該基因的缺失或突變會引起皮膚毛發(fā)顯著減少。該研究發(fā)現(xiàn)，在毛發(fā)生長的周期過程中，Scd1的表達呈周期性變化。當SCD1缺失時，皮膚毛囊處于持續(xù)伸長狀態(tài)，無論在第一個毛發(fā)生長周期還是剃毛誘導毛發(fā)生長過程中，均不能呈現(xiàn)經(jīng)典的hair cycle形態(tài)變化，引起毛囊bulge形成障礙，無法為靜息HFSCs提供儲存場所。該研究發(fā)現(xiàn)，SCD1缺失引起的毛發(fā)減少并不是因為其直接影響HFSCs，也不是因為其調(diào)控微環(huán)境中的間質(zhì)細胞、免疫細胞，而是由于K14角質(zhì)形成細胞中缺失SCD1所造成。當K14角質(zhì)形成細胞中缺失SCD1時，基底角質(zhì)形成細胞上整合素（integrin）α6表達顯著下降，引起皮膚半橋粒結構組裝減少，整合素下游FAK-PI3K信號通路過度活化，促進角質(zhì)形成細胞的增殖和角質(zhì)化，從而抑制毛囊和外根鞘縮短，無法形成毛囊bulge結構。通過阻斷PI3K過度活化或以油酸糾正SCD1介導的脂肪酸代謝異常，均可以有效地恢復SCD1缺失小鼠的半橋粒結構、毛囊bulge結構、靜息HFSCs和毛發(fā)生長。該研究發(fā)現(xiàn)了脂肪酸代謝調(diào)控HFSCs干細胞龕形成和穩(wěn)態(tài)維持的新機制，為理解毛發(fā)生長和皮膚穩(wěn)態(tài)維持提供了重要的理論基礎。
中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所博士畢業(yè)生薛月晴為該論文的第一作者，王瑩研究員、時玉舫研究員為共同通訊作者。本項研究得到了中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所孔祥銀研究員和秦駿研究員、上海大學廖新化教授、德國明斯特大學Lydia Sorokin教授的大力支持。特別感謝廣州醫(yī)科大學張笑人研究員、上海交通大學醫(yī)學院免疫學研究所王宏林教授給予的支持和幫助。該研究獲得了科技部國家重點研發(fā)計劃、中國科學院戰(zhàn)略性先導專項、國家自然科學基金委和中國科學院的經(jīng)費支持，同時也得到了中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所公共技術平臺和動物平臺的支持。
圖. 硬脂酰輔酶A去飽和酶1影響HFSCs-bulge形成的分子機制示意圖
文章鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202201949
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