β-catenin及其靶基因lef1在毛囊干细胞诱导分化为毛囊细胞中作用的研究

毛囊上段隆突区中存在具有多向分化能力的毛囊干细胞，研究显示毛乳头细胞可定向诱导毛囊干细胞分化形成新的毛发，但作用机制不明。以往的实验和我们前期的工作发现β-catenin与毛囊发育、毛囊周期维持密切相关，推测β-catenin作为信号分子可能通过调节相关蛋白活性来影响毛囊干细胞分化。本项目拟在体外建立干细胞诱导分化模型的基础上，通过调节细胞中β-catenin表达水平，观察其对毛囊干细胞分化的影响；同时采用免疫组化、real-time PCR、western-blot等方法观察β-catenin、Lef1及Jagged1表达变化；利用激光共聚焦、免疫共沉淀和报告基因检测相关信号分子的相互作用，以探索β-catenin相关信号途径在毛囊干细胞诱导分化中的分子调控机制，为临床疾病的治疗以及组织工程的应用提供理论依据。

为了阐明β-catenin及其信号途径在毛囊干细胞增殖、分化中的作用，本项目从以下几个方面开展研究：β-catenin及其信号分子Lef1在毛囊周期中的表达；毛囊干细胞体外分离培养及共培养诱导模型的建立；β-catenin在毛乳头细胞定向诱导毛囊干细胞分化中的作用；β-catenin对毛囊干细胞增殖的影响；β-catenin、Lef1的作用机制及其靶蛋白表达变化与作用；在体验证β-catenin缺失对毛囊再生的影响。主要结果如下：.1. 明确β-catenin及其靶基因Lef1在毛囊生长与周期中的表达规律。 β-catenin、Lef1在生长期毛囊中呈强表达，而在退化期和静止期表达微弱，提示β-catenin参与毛囊周期维持并发挥作用。.2. 成功建立毛乳头细胞定向诱导毛囊干细胞分化模型，探讨β-catenin、Lef1在其中的表达与作用，并检测相关靶基因c-myc、jagged1的表达变化。结果显示β-catenin表达水平的提高可促进细胞定向分化为毛囊；诱导分化过程中β-catenin、Lef1及靶基因c-myc、jagged1表达上调，提示DP可分泌细胞因子启动Wnt信号，进而通过激活Wnt/β-catenin信号途径发挥作用。.3. 探讨β-catenin与Lef1的调节机制以及Wnt与Notch信号的相互作用关系。通过构建扩增Lef1和NLef1质粒，转染后可见Lef1促进细胞中β-catenin向核内转移，而NLef1作用不明显，提示Lef1可能是β-catenin入核重要的调节因子。同时诱导过程中β-catenin不仅与jagged1直接作用，而且激活notch信号，为揭示细胞分化的机制提出新的线索。.4. 拓展研究了β-catenin在毛囊干细胞增殖中的作用，并初步探讨其相关的信号机制。发现β-catenin的表达与细胞增殖呈正相关，并且与β-catenin入核及Wnt信号激活有关。进一步研究显示细胞增殖通过PI3K/AKT途径发挥作用，并涉及细胞周期调节蛋白p21、cyclinD1的表达。.5. 在体实验显示毛囊干细胞不仅定向分化形成毛发，而且β-catenin缺失将抑制毛发的生长。.总之，本课题研究了β-catenin在毛囊干细胞增殖、定向诱导分化中的作用及相关机制，为毛发的生长调节、皮肤组织工程和细胞治疗提供一定的理论基础。