当皮肤受伤时，干细胞的生存本能就会发挥作用。新的研究表明，一种简单的氨基酸丝氨酸有助于推动干细胞放弃毛发生长，转而促进伤口愈合，这为慢性伤口的新疗法打开了大门。
毛囊干细胞(HFSC) 是不断自我更新的细胞，负责两项重要的身体功能：通过毛囊再生维持毛发的生长周期，以及皮肤组织再生以帮助伤口愈合。
纽约洛克菲勒大学领导的一项新研究探索了非必需氨基酸丝氨酸如何影响 HFSC 的行为，并发现当丝氨酸水平较低时，细胞会优先考虑伤口愈合而不是毛发生长。
“丝氨酸缺乏会触发一种高度敏感的细胞‘拨盘’，从而微调细胞的命运——趋向皮肤，远离毛发，”该研究的主要作者、威尔康奈尔医学院三院项目现任医学博士生、洛克菲勒大学哺乳动物细胞生物学和发育实验室前博士生杰西·诺瓦克 (Jesse Novak)说道。“我们的研究结果表明，我们或许能够通过饮食或药物控制丝氨酸水平，从而加速皮肤伤口的愈合。”
毛发生长周期的各个阶段
丝氨酸是一种非必需氨基酸，人体可以自行合成，但也存在于肉类、家禽、鱼类、大豆、坚果和乳制品等食物中。丝氨酸是蛋白质的组成部分，参与细胞增殖和各种代谢途径。
研究人员发现，在喂食低丝氨酸和甘氨酸（另一种氨基酸）饮食的小鼠中，HFSC 延缓了毛发生长，并加速了伤口修复，特别是上皮再生或修复皮肤屏障的过程。虽然丝氨酸被归类为非必需氨基酸，但如果 HFSC 无法从外部（即饮食）来源合成和吸收丝氨酸，它们就会难以生存。
研究人员发现，整合应激反应 (ISR) 是一种细胞内部程序，它会触发 HFSC 的功能在应激（例如损伤或丝氨酸缺乏）下发生转变。丝氨酸缺乏时，HFSC 中的 ISR 会被激活，促使这些细胞变得更像表皮干细胞，从而有助于重建皮肤，而不是发挥其典型的毛发生长功能。
“我们遇到的大多数皮肤伤口都来自擦伤，这会破坏皮肤的上半部分，”诺瓦克说。“那个区域是干细胞池的所在地，这些干细胞通常负责伤口修复。但当这些细胞被破坏时，就会迫使毛囊干细胞承担修复的主导作用。了解到这一点后，我们认为，在伤口愈合过程中追踪这些皮肤细胞，可以提供一个非常好的模型，用于测试代谢物是否以及如何调节整个过程。”
ISR 可以被认为是一个音量调节器。如果压力水平较高，例如受伤或丝氨酸水平较低时，ISR 会使 HFSC 的功能从毛发生成转向修复皮肤。研究人员发现，使用模拟丝氨酸缺乏效应的药物增强小鼠的 ISR 活性，可以改善伤口愈合，但会以牺牲毛发再生为代价。相反，通过阻断 ISR 传感蛋白来抑制活性，可以逆转这些与皮肤相关的效应，从而证实了 ISR 在这一过程中的核心作用。在人类皮肤模型中，在愈合伤口边缘也发现了类似的 ISR 特征，这表明该机制在进化上是保守的，这意味着它在不同物种中长期保持不变。
“没有人喜欢脱发，但当涉及到在压力下生存时，修复表皮至关重要，”洛克菲勒大学哺乳动物细胞与生物学及发育实验室负责人、该研究的通讯作者伊莱恩·福克斯博士说道。“一块毛发的缺失对动物来说并不构成威胁，但未愈合的伤口才是。”
处于再生早期阶段的毛囊 洛克菲勒大学/福克斯实验室
研究人员测试了大剂量丝氨酸是否能增强头发再生。不幸的是，对于脱发患者来说，效果并不明显。当给小鼠喂食六倍于正常剂量的丝氨酸时，它们的丝氨酸水平仅增加了50%。事实证明，人体对这种氨基酸有着严格的控制。
诺瓦克说：“然而，我们确实发现，如果我们阻止干细胞产生自己的丝氨酸并通过高丝氨酸饮食补充其损失，我们就能够部分挽救头发再生。”
研究人员的发现具有明显的现实意义，尤其是在伤口愈合方面。通过饮食或药物靶向ISR，或许可以加速糖尿病患者烧伤或慢性伤口的愈合。此外，了解ISR的作用或许能提供一些保护毛发再生的方法，尤其是在压力相关或损伤引起的脱发中。然而，由于癌细胞也能利用类似ISR的应激反应通路，因此，谨慎控制未来的任何疗法都至关重要。
研究人员将继续探索丝氨酸加速伤口愈合的潜力，并计划测试其他氨基酸，看看它们是否具有类似的特性。
“总的来说，干细胞根据其所经历的压力水平来决定细胞命运的能力可能会对组织在资源匮乏时如何组织其再生能力产生广泛的影响，”福克斯说。
该研究发表在《细胞代谢》杂志上。
