BMP信号在绒山羊绒毛再生周期波中调节干细胞激活的研究

动物毛被的生长呈明显的群体行为，根据生长状态分成不同区域。一块相同生长状态的毛囊群形成一个毛周期域，相邻的毛周期域处于不同的生长周期，交界处形成毛周期波。BMP信号在真皮大环境中呈波状变化，可能通过调节毛囊干细胞的激活影响毛周期波。绒山羊初级毛囊和次级毛囊的形态和周期特征既有联系又有差别，是研究季节性毛周期波调节机理的良好材料。推测BMP信号分子在真皮大环境作用毛囊干细胞时，对两种类型毛囊干细胞激活的调节可能有所不同。本项目通过研究绒山羊毛周期波及BMP2、BMP4、BMPR-1A、BMPR-1B、拮抗物Noggin和毛囊干细胞标记Nestin在毛周期波皮肤中的表达，监测它们在毛周期波中毛囊内及毛囊间的扩散方式，建立季节性条件下BMP信号在真皮大环境下调节毛囊干细胞的激活机制。本项目既可以丰富毛周期波理论，具有重要的理论研究意义；同时为优化抓绒时间、提高绒毛产量发挥重要的作用。

通过比较绒山羊、长爪沙鼠和花鼠的毛周期波，发现了哺乳动物毛被生长模式的多样性，体现了不同动物对环境变化的适应性机制以及内在的遗传机制。毛周期波既让动物获得了适应不同环境的毛被，同时也让毛囊干细胞获得了轮休，大大节约了能量。这里既有系统因素如光周期或冬眠对毛囊生长的影响，如绒山羊次级毛囊的年生长周期以及冬眠使花鼠毛被在秋冬季节进入长达6个月之久的休眠期。同时也有毛囊本身生物钟的调节，如长爪沙鼠比较稳定的周期波。每个毛囊的生长状态取决于这两种调节系统作用力相互叠加的总和。毛囊活力来自毛囊干细胞niche的Wnt/β-catanin信号，毛囊的抑制作用来自真皮的BMP2/4。相比较，长爪沙鼠毛被受系统作用影响很小。这是因为长爪沙鼠在冬季生活在温暖的地下洞穴中，受外界环境的影响较小，因此长爪沙鼠和实验室小鼠一样毛被生长主要由自身节律调节，呈现独立而持续的周期波。成年花鼠每年经历1-2个生长周期，因此春夏季节毛囊受自身节律的调节，呈现周期波调节；在冬季来临进入长达6-7个月的冬眠，受冬眠系统因素的调节且冬眠的系统抑制力大大超过所有毛囊的活力。而绒山羊情况比较复杂，从绒毛换毛的顺序来看，从腹部到背部存在明显的毛周期波；毛周期波对粗毛具有影响，影响的程度和粗毛的细度有关，细度越粗，影响越小，细度越细，影响越大。秋冬来临之前，次级毛囊生长浓密的绒毛以度过漫长而寒冷的冬季，而春夏来临之前要脱落绒毛，留下稀疏而长的粗毛利于散热。同一区域的毛囊因毛囊类型不同有不同的生长周期，如绒山羊背部、体侧部初级毛囊和次级毛囊具有不同的生长周期。这种生长方式受自身毛囊的生物钟和光周期系统的双重调控。推测大多数寒冷气候条件下野外生存的哺乳动物可能和绒山羊有相似的毛被生长调节方式，生物钟节律和光周期或冬眠等系统影响很好地解释了动物毛被复杂的生长模式。