毛囊真皮鞘细胞中Wnt信号对毛囊新生和皮肤纤维化的作用研究

Most patients would be psychologically and physiologically suffered from the large-area scar resulted from the serious skin wounding. How to reduce the scar formation and how to improve the formation of functional skin with hair follicle, sebaceous gland, and sweat gland, is a crucial question in the tissue regeneration field. Furthermore, it is critical to find some key signals or molecules which can regulate hair follicle initiation and skin fibrosis formation. In our previous study, we found that β-catenin activation in hair follicle dermal sheath is able to induce ectopic hair outgrowth and skin fibrosis, indicating that Wnt signal is a possible key pathway to determine the dermal mesenchymal cells develop into hair follicle or fibrosis. In current study, first, to understand “the first dermal signal” which induces placode formation and hair follicle initiation, we will sort dermal sheath cell by using flow cytometry and do microarray analysis, and then analyze the candidates by in vitro reporter assay and in vivo gene expression pattern detection. Second, we would analyze the dermal sheath cell behavior during skin fibrosis formation by using cell lineage tracing experiment. Finally, the regulation of different Wnt signal level on hair follicle initiation and dermal fibrosis formation will be studied through skin wounding. These studies would help to discover the mechanism of hair follicle inducing and fibrosis formation. Moreover, hair follicle regeneration and fibrosis formation could be regulated through controlling the level of Wnt signal. Taken together, our study will provide some novel theoretical and clinical insights for wound healing and functional skin regeneration.

皮肤大面积创伤造成的疤痕形成，给患者带来极大的心理和生理痛苦。如何减少疤痕形成，促进功能性皮肤再生，是组织再生领域的焦点问题之一，而寻找调节毛囊发生和皮肤纤维化的信号分子则是解决以上问题的关键！我们前期研究发现，在毛囊真皮鞘细胞中激活β-catenin能够先后诱导异位毛囊新生和真皮纤维化发生，提示Wnt信号可能是决定间充质细胞往两个不同方向发展的关键信号通路。本研究利用流式细胞术分选真皮鞘细胞进行microarray分析，对候选基因进行体外表达调控和体内表达谱验证，分析诱导毛囊发生的“第一真皮信号”；利用细胞追踪技术对毛囊真皮鞘细胞进行跟踪，分析纤维化发生的细胞行为；利用皮肤创伤试验研究Wnt信号对毛囊再生与纤维化形成的协调作用。本研究将有助于解析毛囊新生和皮肤纤维化发生机制，并通过调控Wnt信号协调毛囊再生和纤维化发生，对促进创伤后功能性皮肤再生有着重要的理论意义和临床应用价值。

皮肤是动物体最大的器官，皮肤损伤也是人类最多发的疾患之一，尤其是大面积的机械损伤或者烧伤所造成的不可再生的纤维化疤痕创面，从生理和心理上均给患者造成非常大的压力和痛苦。因此，搞清楚毛囊再生和真皮纤维化形成的分子机制，在此基础上促进毛囊再生和减少纤维化就显得非常重要！.真皮鞘(Dermal Sheath)是位于毛囊外根鞘与真皮层之间的一层连接组织鞘，其间含有丰富的间充质细胞，即真皮鞘干细胞，能够长期自我更新并参与毛囊再生过程中真皮毛乳头和真皮鞘的形成。而Wnt/β-catenin信号通路对于干细胞静态维持和激活以及组织动态平衡具有重要作用。但是，人们对于该信号通路如何调节毛囊真皮鞘干细胞的行为所知甚少。.本项目利用Cre-LoxP和可诱导的CreERT-LoxP基因敲除系统在毛囊真皮鞘干细胞中激活Wnt/β-catenin信号通路，发现有异位毛囊的再生和进行性皮肤纤维化的形成。针对前者，通过流式分选真皮鞘细胞进行基因表达谱分析，并结合小分子体内挽救实验，揭示了Wnt信号通过提高Bmp，Fgf及Notch等信号活性诱导异位毛囊形成。但是，随着Wnt信号持续增强，开始出现进行性皮肤纤维化。基因表达谱及体内细胞跟踪实验证实皮肤纤维化的发生主要由毛囊真皮鞘干细胞自主性向致纤维化的成纤维细胞分化、增殖、迁移所造成，而并非通过旁分泌的方式诱导附近的成纤维细胞形成纤维化。同时，严重的皮肤纤维化破坏了毛囊生存环境，导致毛囊失去正常的结构和循环再生的能力。总的来说，研究表明Wnt信号可能充当了一个关键的调控开关，调节真皮鞘干细胞的命运归宿----较低Wnt信号时诱导毛囊再生，持续较高Wnt信号则导致纤维化发生。.这项研究拓展了人们对于毛囊真皮鞘干细胞可塑性的认识，明确了Wnt/β-catenin信号对于调控毛囊真皮鞘干细胞的毛发诱导能力和致纤维化能力的双重作用。这对于人们未来治疗以皮肤纤维化为主要特征的硬皮病提供了细胞靶点，同时为人类临床治疗脱发提供了重要思路。