Decorin激活毛囊干细胞促进毛囊休止期向生长期转化的机制研究

Proteoglycans in extracellular matrix bridge the epithelial-mesenchymal communication, and constitute niche in regulating the stem cell functions. Our prior research reveals that decorin, a small molecular proteoglycan, is able to promoting murine follicular telogen-anagen transition. Based on the previous findings, we aim to utilize the inducible transgenic mouse model to trace the dynamic change of hair follicular stem cells (HFSC) during the bulge formation and telogen-anagen transition, and we aim to explore the role of decorin in coordinating essential signaling pathways, such as TGF-β and Wnt, to activate hair follicular stem cell and induce precocious telogen-to-anagen transition, by use of tissue immunofluorescence, RNA sequencing and cellular interference techniques. Finally, we aim to utilize lineage tracing and hair follicle reconstruction techniques to evaluate the regulation of decorin activation in HFSC pluripotency and hair induce, and to explore the possibility of decorin treatment in reprogramming dysfunctional stem cells from hair loss patients. Our study will further reveal the role and mechanism of decorin and other niche moleculars in regulating HFSC and hair cycle transition, and provide the basis for the use of stem cell niche regulation in hair loss treatment.

细胞外基质中的蛋白聚糖分子是多种上皮间充质信号分子交流的桥梁,也是组成调控干细胞的niche的重要成分。我们前期研究发现小分子蛋白聚糖decorin具有促进毛囊休止期进入生长期的作用，本研究拟在此基础上，利用可诱导的转基因小鼠模型研究decorin过表达后引起的毛囊bulge形成及休止期向生长期转化过程中毛囊干细胞（HFSC）的动态演变；通过组织荧光检测、转录组测序及体外细胞干预实验等探索decorin通过协调TGF-β、Wnt等关键通路在激活HFSC促进休止期向生长期转化中作用；利用谱系追踪技术及毛囊重建实验在体评估decorin激活对HFSC的多潜能性及诱导能力的调控，并探索体外decorin预处理改造脱发患者功能障碍HFSC的可能性。本研究将深入揭示decorin等niche因子参与HFSC推动下毛囊周期转变的作用及机制，为利用干细胞的niche调控治疗脱发等疾病提供依据。

DECORIN是富含亮氨酸的小蛋白多糖（SLRP）家族的典型成员，在许多生物过程 和细胞生物途径中发挥着重要作用。我们以往的研究发现，在毛发生长期阶段，Decorin 表达在小鼠背毛囊中高度增加，在毛发退行和休止期阶段减少，表明Decorin可能调节毛 囊循环和形态发生。在这项研究中，为了进一步阐明decorin对毛囊生长周期的影响，使用体外腺病毒过表达方法和decorin敲除转基因小鼠来研究decorin对ORS角质形成细胞的影响。在体外，decorin经腺病毒转染后过表达显著增强ORSC角质形成细胞的增殖和迁移。此外，decorin过表达上调Wnt10b、β-catenin和Lef1的mRNA和蛋白表达水平。由Wnt/β-catenin抑制剂可部分逆转decorin过表达诱导的ORS角质形成细胞的增殖和迁移的促进。此外，decorin敲除（DCN-/-）小鼠的毛囊anagen缩短，β-catenin表达水平较野生型小鼠下调。这些研究结果表明，DECORIN在体外促进ORS细胞的增殖和迁移，并维持小鼠的毛发生长。在探讨毛囊周期调控时，我们发现Morroniside是从中药山茱萸中提取的环烯醚萜苷，在多种细胞功能和组织再生中具有多种生物活性。在这项研究中，我们也探索了morroniside对毛发生长和毛囊周期调节的影响和机制。Morroniside治疗显著增强ORSCs的体外增殖和迁移，在体实验证明Morroniside可延缓小鼠毛囊生长期向退行期的转变。VEGFR-2在毛囊角质形成细胞调节中起直接作用，而不仅仅是血管生成。在本项研究中我们发现VEGFR-2在毛囊生长过程中的表达和定位呈规律性改变，揭示VEGFR-2可能在小鼠毛囊的毛囊周期调节中发挥作用。本课题目前的研究成果已发表SCI论文4篇，国家专利1项，对日后进一步探索decorin在毛囊中的作用奠定了基础。