表皮干细胞维持着皮肤的动态平衡。小鼠表皮干细胞位于毛囊的永久部分-孔腹(bulge)或者表皮和毛囊中间的连接处。除此之外,基础滤泡间细胞表皮细胞的不断增生也确保表皮的每日更新。毛囊孔腹中的干细胞负责毛囊再生和伤口愈合。小鼠表皮干细胞有休眠和激活的交替周期,这样可以更新组织。西班牙巴塞罗那基因组调控中心的Peggy Janich等研究发现,生物钟通过调控毛囊孔腹干细胞对其微环境的反应能力来控制它们的激发状态和异质性。
研究人员发现核心钟蛋白(core clock protein Bmal1)以一种振动的模式调控干细胞调节基因的表达。表皮干细胞有休眠和激活两种状态,作为对生物钟的反应,这两种状态的细胞表达不同的蛋白。研究发现生物钟会调节干细胞,毛囊孔腹干细胞会产生一组异质性细胞,这些细胞对激发刺激做出反应,同时防止该微环境内的所有干细胞都变得具有响应能力。表皮干细胞若受到干扰,会影响组织的长期平衡。随后研究人员在小鼠的基底角质形成细胞中选择性删掉了Bmal1基因,从而干扰了生物钟的昼夜节律。和普通小鼠相比,删除Bmal1基因的小鼠的毛囊中激活干细胞减少,休眠干细胞增多,而且对TGF-β的反应更灵敏,Wnt相关基因表达也低,TGF-β相关基因的表达增高。
总体来说,该研究结果表明生物钟机制可能让不同素质的表皮干细胞亚群对休眠或活性刺激做出反应。(编译:马驰)
参考文献:《Nature》2011;480:209-216