《Science》年12月23日,該刊發表了一篇題為《汗液雜色毛發脂肪決定中間質-流行病學信號的時空拮抗作用》的文章,揭示了調節皮膚細胞向汗腺和毛囊分化的競爭機制,揭示了皮膚多毛癥或多汗癥的成因。
也許我們都注意到了,狗在炎熱的環境下有吐舌頭和喘氣的習慣。為什么?其實是因為它們的汗腺不發達(幾乎只在腳趾),所以主要靠呼吸來實現散熱。但是人類不用這么努力。我們可以通過出汗來散熱。皮膚上汗腺的存在,讓我們用最方便快捷的方式給自己降溫。人類是少數可以通過出汗來避免過熱的哺乳動物之一。
之前的研究已經證實,皮膚附屬物——的毛囊和汗腺的生成是由不同的機制調控的,不同部位的皮膚細胞會在特定的時間內生成不同的附屬物以適應環境。但是這種分化背后的機制還不清楚。
小鼠皮膚毛囊和汗腺“二選一”
來自洛克菲勒大學的研究小組注意到,皮膚細胞和汗腺可以同時存在于人類皮膚組織中。另一方面,老鼠則不同。它們的背部皮膚只產生皮膚,而四肢的皮膚只有汗腺。這種“另類”的差異是怎么產生的?研究人員以小鼠為模型,探索調節皮膚附屬物分化的信號通路。
在全基因組分析和功能研究的幫助下,研究人員發現汗腺受間充質源性骨形態發生蛋白(BMPs)和成纖維細胞生長因子的調節。BMP信號通路可以抑制SHH的表達。相反,當BMP信號通路被阻斷時,SHH表達上調,皮膚汗腺數量會大大減少,毛囊形成機制啟動。
BMP SHH和BMP SHH之間的表達“拮抗作用”決定了汗腺或毛囊附屬物的形成。除了間充質骨形態發生蛋白,WNT和FGF蛋白也參與皮膚附件的分化。
人類:毛囊和汗腺不受空間限制
當BMP和FGF蛋白信號活躍時,皮膚汗腺的產生就會增加。相反,當BMP表達受阻時,皮膚毛囊的生成就會增加。與老鼠等大多數哺乳動物不同,人類皮膚毛囊(粉色)和汗腺(藍色)的生成不受空間限制,它們分布在全身各處。
研究人員以人類皮膚細胞為樣本,發現當BMP蛋白表達上調時,SHH蛋白會被抑制,毛囊會被汗腺取代。更重要的是,與第15周相比,胚胎發育第17周BMP和FGF蛋白的表達水平顯著上調。結合現有的研究成果,這個時期是皮膚細胞從毛囊轉向汗腺的關鍵過程。
參考資料:
研究人員發現了胚胎發育過程中控制皮膚細胞出汗或多毛命運的信號