毛囊微型化發(fā)生的機(jī)制與最新研究進(jìn)展

李 瀟，雷鐵池

武漢大學(xué)人民醫(yī)院皮膚科，湖北 武漢 430060

雄激素性脫發(fā)（androgenetic alopecia，AGA）是臨床上最常見的脫發(fā)類型，通常起病于青春期。近年來該病有年輕化趨勢，越來越多的兒童被發(fā)現(xiàn)患有AGA［1-2］。在AGA 發(fā)生發(fā)展過程中，攜帶AGA 易感基因的成年人雄激素敏感區(qū)（如男性前額和頭頂、女性頭頂部位）的毛囊在局部高濃度雙氫睪酮（dihydrotestosterone，DHT）的刺激下，逐漸完成了終毛（毛干直徑≥0.03 mm）向毳毛（毛干直徑＜0.03 mm）的轉(zhuǎn)換，這一過程稱為毛囊微型化，目前通過皮膚鏡確診。毛囊干細(xì)胞（hair follicle stem cell，HFSC）［3-4］和真皮乳頭 細(xì)胞（dermal papilla cell，DPC）［5-6］作為毛囊中最重要的兩種細(xì)胞參與了毛囊周期循環(huán)。真皮乳頭位于毛囊的基底部，在毛發(fā)周期性更新過程中提供指令性信號，啟動毛囊再生，真皮乳頭主要由DPC構(gòu)成，它的數(shù)量多少決定著毛發(fā)直徑和毛囊的周期循環(huán)，當(dāng)DPC數(shù)量低于某一個(gè)閾值時(shí)，毛囊將不會進(jìn)入生長期［7］。HFSC位于毛囊外毛根鞘的隆突區(qū)，被認(rèn)為是具有多譜系分化潛力和強(qiáng)大增殖能力的慢循環(huán)細(xì)胞［8］。本文具體闡述毛囊微型化發(fā)生的相關(guān)機(jī)制，并簡要綜述最新發(fā)現(xiàn)的可逆轉(zhuǎn)毛囊微型化的相關(guān)治療手段。

1 DPC分泌毛囊抑制因子

毛囊DPC 通過WNT（wingless-type MMTV integration site family）蛋白、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）、音猬因子（sonic hedgehog，SHH）、分泌型卷曲相關(guān)蛋白1（secreted frizzled related protein-1，sFRP1）等途徑來調(diào)節(jié)隆突區(qū)HFSC 的活化、增殖與分化，進(jìn)一步啟動毛囊下一個(gè)循環(huán)周期的發(fā)生［4，9-10］。AGA 患者通過分泌DHT 來抑制或促進(jìn)毛發(fā)生長因子調(diào)控毛囊周期、影響毛發(fā)直徑從而促使小型化的發(fā)生（表1）［11-15］。Ceruti 等［16］分析了雄激素對人毛囊DPC增殖影響后發(fā)現(xiàn)，DHT可顯著下調(diào)DPC 球狀體中BMP2 和BMP4 的分子表達(dá)，并影響HFSC向毛囊祖細(xì)胞的分化，但當(dāng)添加BMP2后真皮乳頭恢復(fù)了毛發(fā)誘導(dǎo)因子堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）活性及HFSC 向祖細(xì)胞的分化。Wnt/β-連環(huán)蛋白信號是維持毛囊正常發(fā)育的一個(gè)重要通路，與DPC 的聚集功能緊密相關(guān)［17］。Shin 等［18］發(fā)現(xiàn)多花虎杖提取物下調(diào)了退行蛋白Dickkopf相關(guān)蛋白1（Dikkopf-related protein 1，DKK1）的表達(dá)來激活DPC并延長毛囊生長期。Premanand等［19］向毛發(fā)生長初期的小鼠皮下注射人重組DKK1（rhDKK1）后導(dǎo)致小鼠毛發(fā)生長中期提前出現(xiàn)，而中和性DKK1 抗體延緩了小鼠毛發(fā)向生長中期轉(zhuǎn)換的進(jìn)展。DKK1 作為Wnt 蛋白的抑制劑，可誘導(dǎo)β-連環(huán)蛋白在細(xì)胞內(nèi)的累積，并抑制毛囊周期迅速完成生長期向退行期的轉(zhuǎn)換［20］。除此之外，miRNA-181a-5p［21］、miR-195-5p［22］、人參提取物［23］、香草酸［24］通過抑制Wnt/β-連環(huán)蛋白信號來促進(jìn)毛囊的生長發(fā)育，從而逆轉(zhuǎn)毛囊微型化。這些研究說明或許恢復(fù)Wnt/β-連環(huán)蛋白這一信號通路即可恢復(fù)毛囊周期的正常轉(zhuǎn)換。

表1 人/鼠毛囊DPC來源的毛發(fā)調(diào)節(jié)因子Table 1 Hair factors derived from DPC in human/mouse hair follicles

2 DPC凋亡與自噬

DPC 數(shù)量多少決定毛囊的大小。許多證據(jù)顯示DHT 誘導(dǎo)DPC 發(fā)生凋亡促使了毛囊微型化的發(fā)生。Inui 等［38］研究表明DHT 刺激DPC 表面的轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor β，TGF-β）表達(dá)增加并進(jìn)一步以自分泌和旁分泌的方式誘導(dǎo)DPC 凋亡，抑制毛囊上皮細(xì)胞生長，從而導(dǎo)致毛囊逐漸變小、毛發(fā)變細(xì)。Winiarska等［39］對比用DHT刺激健康志愿者和AGA患者的DPC后發(fā)現(xiàn)，DHT以劑量依賴和時(shí)間依賴的方式誘導(dǎo)DPC 凋亡，通過誘導(dǎo)含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶8（cysteine aspartate specific proteinase 8，Caspase-8）的裂解，降低了B 細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2（B-cell lymphoma-2，BCL2）蛋白的表達(dá)，這進(jìn)一步說明DHT 可增加凋亡蛋白的表達(dá)并降低抗凋亡蛋白表達(dá)，致使毛囊微型化。一項(xiàng)研究提取正常頭皮中DPC 與外毛根鞘中的角質(zhì)形成細(xì)胞并共培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給予DPC DHT刺激后，可誘導(dǎo)DPC 分泌DKK1 蛋白并促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞發(fā)生凋亡［40］?？梢娤胍孓D(zhuǎn)微型化，必須盡可能減少DHT 對DPC 的破壞。除了美國食品與藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準(zhǔn)的非那雄胺外，目前研究已發(fā)現(xiàn)多種藥物可以通過抑制毛囊抑制因子分泌或表達(dá)來抑制DPC 凋亡，從而逆轉(zhuǎn)微型化的發(fā)生。Wisuitiprot 等［41］發(fā)現(xiàn)毛蕊花糖苷可預(yù)防睪酮誘導(dǎo)的DPC凋亡，不僅促進(jìn)DPC 增殖且極大降低了DPC 促炎因子的釋放。Ma等［42］發(fā)現(xiàn)山茶籽餅提取物呈現(xiàn)出有效的抗雄激素作用，可逆轉(zhuǎn)DPC中雄激素受體（androgen receptor，AR）和5α-還原酶表達(dá)的增加，降低DHT刺激DPC中BCL2 相關(guān)X 蛋白（BCL2-associated X protein，BAX）和細(xì)胞腫瘤抗原p53的表達(dá)，進(jìn)而呈現(xiàn)出有效的抗凋亡作用。KY19382是一種新型的Wnt/β-連環(huán)蛋白激活劑，通過增加小鼠觸須和人頭皮毛囊DPC中的堿性磷酸酶活性和增殖細(xì)胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）的表達(dá)來誘導(dǎo)毛發(fā)再生［9］。

此外，細(xì)胞自噬通過消除錯誤折疊或受損的蛋白質(zhì)和受損的細(xì)胞器來適應(yīng)營養(yǎng)缺乏和其他不利的環(huán)境條件，這對于維持體外毛囊生長至關(guān)重要［43-45］。Liu 等［46］發(fā)現(xiàn)相比正常的生長期毛囊，AGA 毛囊自噬受損，自噬基因與蛋白的表達(dá)降低，透射電鏡顯示早期自噬小體數(shù)量減少，晚期自噬小體增加，表明自噬和凋亡都參與了AGA 期間的毛囊微型化。此外，還證明了早期退行期樣AGA毛囊通過調(diào)節(jié)自噬相關(guān)基因beclin1（BECN）與BCL2 蛋白的結(jié)合導(dǎo)致自噬障礙，促進(jìn)凋亡，從而導(dǎo)致AGA患者的毛囊過早進(jìn)入休止期而致使毛囊微型化。Chai等［47］發(fā)現(xiàn)毛囊休止期可以通過激活自噬的小分子刺激啟動生長期和頭發(fā)生長，包括代謝物α-酮戊二酸（α-ketoglutaric acid，α-KG）、α-酮丁酸（α-ketobutyric acid，α-KB）以及處方藥雷帕霉素和二甲雙胍，這些藥物對毛發(fā)生長的刺激能被特定的自噬抑制劑阻斷。Kang 等［30］利用5-溴-3，4-二羥基苯甲醛增加自噬囊泡和自噬調(diào)節(jié)蛋白家族（Atg7、Atg5、Atg16L、LC3B）的水平，從而誘導(dǎo)了大鼠觸須DPC 的增殖，觸發(fā)了毛囊生長期的激活。

3 毛囊周圍血管生成障礙

在毛囊生長期早期，微血管包繞在真皮乳頭周圍為其提供營養(yǎng)物質(zhì)，這些微血管在毛囊的生長發(fā)育過程中起重要作用。Chew 等［48］發(fā)現(xiàn)相比健康頭皮，禿頂患者的頭皮血管形成基因下調(diào)，可能更有助于AGA的進(jìn)展。Deng等［49］通過對AGA患者脫發(fā)區(qū)毛囊DPC 和正?；颊哳^皮DPC 行轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析對比后發(fā)現(xiàn)，AGA患者真皮乳頭周圍的微血管發(fā)生異常。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在AGA患者毛囊微型化的早期，AGA 真皮乳頭周的血管會發(fā)生消退。因此，導(dǎo)致AGA 發(fā)生毛囊微型化的重要原因與真皮乳頭周圍血管形成障礙有關(guān)。Zhu等［50］發(fā)現(xiàn)雄激素可通過結(jié)合毛囊血管內(nèi)皮細(xì)胞的AR來誘導(dǎo)毛囊周圍的血管鈣化，從而導(dǎo)致毛囊微型化。而當(dāng)消除AR 時(shí)，DHT 刺激血管平滑肌鈣化的作用消失。證明DHT或許通過AR 來誘導(dǎo)毛周血管發(fā)生鈣化來影響相應(yīng)的血供。除此以外，雄激素可以刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激，并促進(jìn)血管內(nèi)皮平滑肌的凋亡和遷移，過量的活性氧和毛囊周圍微環(huán)境中血管形成不足引起的毛囊生態(tài)位失調(diào)是AGA的主要原因［51］。有研究者設(shè)計(jì)出一種氧化鈰納米酶集成的微針貼劑，可以同時(shí)緩解氧化應(yīng)激并促進(jìn)血管生成以重塑AGA的毛囊周圍微環(huán)境，減少毛囊微環(huán)境的進(jìn)一步破壞從而緩解毛囊微型化的發(fā)展［10，52］。

4 HFSC耗竭

位于毛囊隆突的HFSC 具有較強(qiáng)的體外增殖與分化能力，通過HFSC 的靜止和激活調(diào)控毛囊周期［53］。HFSC的耗竭和自噬功能障礙會直接影響毛干直徑，加速毛囊微型化的發(fā)生，而毛干損失或直徑縮小同時(shí)也會縮小毛囊的物理生態(tài)位尺寸，這導(dǎo)致HFSC進(jìn)一步發(fā)生機(jī)械壓縮及凋亡［54］。導(dǎo)致HFSC耗竭的因素眾多，目前發(fā)現(xiàn)原因有肥胖、轉(zhuǎn)錄因子叉頭盒C 家族（forkhead box C，F(xiàn)OXC）缺乏及衰老等。Morinaga等［55］發(fā)現(xiàn)，當(dāng)連續(xù)4 d給予年輕小鼠高脂飲食后會導(dǎo)致小鼠體內(nèi)產(chǎn)生過量的活性氧，進(jìn)而促使HFSC 過早角化，最終導(dǎo)致小鼠毛囊微型化加速發(fā)生。FOXC1 和FOXC4 具有維持HFSC 生態(tài)位及控制干細(xì)胞靜止的作用，以保證毛囊在長期的周期循環(huán)中有足夠的干細(xì)胞儲備。FOXC1與FOXC4的缺乏會加速毛囊周期循環(huán)，使休止期明顯縮短，導(dǎo)致HFSC在靜止?fàn)顟B(tài)下的時(shí)間更少，進(jìn)一步加速了HFSC 消耗，這些因素都加快了毛囊微型化的發(fā)生發(fā)展［56-57］。Matsumura等［58］在衰老的小鼠毛囊中進(jìn)行免疫熒光定位發(fā)現(xiàn)，組織中累積的DNA損傷可以導(dǎo)致型膠原（collagen type，COL17A1/BP180）蛋白水解，引發(fā)HFSC過早發(fā)生終末表皮分化，使HFSC周期性地從皮膚中消除導(dǎo)致毛囊微型化。

5 真皮鞘細(xì)胞（dermal sheath cell，DSC）的丟失與纖維化

毛囊微型化的發(fā)生并不是一種迅速和即時(shí)的的毛囊變小，而是患病毛囊生長期逐漸縮短而休止期逐漸延長的毛囊周期轉(zhuǎn)換障礙，這一過程通常發(fā)生在退行期早期。有研究推測真皮鞘在毛囊周期轉(zhuǎn)換過程中扮演了重要角色。正常毛囊的退行期中，毛囊DSC 高表達(dá)α-平滑肌肌動蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）等后產(chǎn)生向心收縮力擠壓真皮乳頭向上移動并接近毛囊隆突區(qū)，從而促進(jìn)毛囊由休止期向生長期轉(zhuǎn)換［7，59］。衰老可能對真皮鞘產(chǎn)生影響，Ahlers 等［60］提取不同年齡供體的活檢皮膚，分析了72 048個(gè)細(xì)胞樣本，行單細(xì)胞RNA測序并檢測相關(guān)的干細(xì)胞因子含量后，發(fā)現(xiàn)具有干細(xì)胞特征的DSC丟失。由此可以推測，當(dāng)衰老發(fā)生后，DSC丟失便會影響生長周期真皮乳頭位置的移動，從而影響毛囊由生長期向退行期的順利轉(zhuǎn)換。另一方面，Williams等［61］在AGA患者頭皮病理中發(fā)現(xiàn)了真皮鞘的增厚和纖維化，這一病理變化被認(rèn)為是AGA發(fā)生毛囊微型化的重要原因。English等［62］推測DHT或衰老或許參與了真皮鞘的增厚與纖維化的過程。目前仍未有研究證實(shí)真皮鞘纖維化后是否影響α-SMA的表達(dá)從而影響其向心收縮力，但AGA患者毛囊休止期提前并延長或許可以通過這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行解釋。

6 結(jié)語

毛囊微型化作為AGA重要的病理臨床特征，一直以來備受關(guān)注。DPC和HFSC在維持毛囊大小和毛囊循環(huán)穩(wěn)定時(shí)發(fā)揮了重要作用。參考并總結(jié)近年來的最新研究后發(fā)現(xiàn)：一方面通過DSC分泌抑制因子、DHT 等誘導(dǎo)DPC 凋亡及自噬障礙，最終致使毛囊生長周期紊亂從而發(fā)生毛囊微型化；另一方面通過毛周微循環(huán)障礙、HFSC 的過度耗竭和自噬障礙及DSC 的丟失與纖維化進(jìn)一步加劇AGA 的發(fā)生發(fā)展（圖1）。進(jìn)一步認(rèn)識毛囊微型化可以加強(qiáng)對臨床治療的指導(dǎo)，從而進(jìn)一步治療禿發(fā)類疾病。目前，F(xiàn)DA批準(zhǔn)的可逆轉(zhuǎn)毛囊微型化的藥物僅有非那雄胺。已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道了非那雄胺存在抑制性欲、誘發(fā)抑郁癥和精神障礙等不良反應(yīng)［63-64］，逆轉(zhuǎn)毛囊微型化的治療措施可有效替代非那雄胺以減少患者的不良反應(yīng)，本文列舉了最新的逆轉(zhuǎn)毛囊微型化的相關(guān)治療措施（表2），未來仍需研發(fā)更多具有臨床價(jià)值的治療方法。

圖1 毛囊微型化發(fā)生機(jī)制概要Figure 1 Mechanism of hair follicle miniaturization

表2 逆轉(zhuǎn)毛囊微型化的方法及相關(guān)治療Table 2 Methods and related treatments for reversing hair follicle miniaturization