一种协作信号机制将标准细胞转变为高效的清理队伍。
每天，数十亿细胞死亡，为新生长铺平道路。这些死亡细胞中的大多数被吞噬细胞清除——这些流动的免疫细胞在需要的区域移动，以吞噬有害物质。然而，某些即将死亡或已死亡的细胞则被其邻近的天然组织细胞吸收，这些细胞具有不同的主要功能。这些邻近细胞如何检测附近的死亡或即将死亡细胞的方法仍然不清楚。
来自洛克菲勒大学的最新研究揭示了毛囊内感应系统的运作机制，毛囊经历着由毛囊干细胞驱动的生长、衰退和再生的著名周期。在新发表在《自然》上的一篇文章中，研究人员提供了两种传感器协同工作以检测来自死亡和健康毛囊干细胞（HFSCs）的信号的证据，从而在细胞损伤造成损害之前清除碎片并在健康细胞遭受伤害之前停止这一过程。
“这个系统似乎在空间上校准了死细胞的存在，只有当每个传感器检测到合适的信号时才会激活，”第一作者凯瑟琳·斯图尔特说道，她是洛克菲勒大学哺乳动物细胞生物学与发展实验室的研究助理。“如果任一传感器缺失，该机制将停止运作。这是一种极其优雅的维持清洁的方式，而不会消耗健康细胞。”
“通过专注于消耗它们即将死亡的邻居，HFSCs能够阻止导致炎症的免疫细胞，”实验室负责人伊莱恩·福克斯解释道。“它们可能会从中获得额外的能量，但一旦碎片被清除，它们需要迅速回到维持干细胞库和为身体生产头发的主要角色。”
毛囊的生命周期
您头上的每个毛囊经历一个特定的周期：生长、衰退、休止——如您在淋浴时所见——脱落。
这个周期开始于毛囊干细胞（HFSCs），它们位于毛囊根鞘顶部的“隆起”中，向邻近的上皮细胞和间充质细胞发出信号以启动生长。这个生长阶段延长，持续时间从两年到六年不等。
随后被称为退化期（catagen）的破坏阶段短暂而激烈，仅需几周便会摧毁约80%的毛囊。这个过程从毛囊底部开始，并向上推进到HFSCs的小窝。结果是需要移除一堆即将死亡和已死亡的细胞，以防止衰退引发炎症或自身免疫反应。
通常，吞噬细胞（包括巨噬细胞）会负责清理工作。然而，毛囊中存在的巨噬细胞数量很少，这意味着当地的上皮细胞负责维护清洁。斯图尔特旨在研究协调这一清理过程的化学通信。
协同传感器
她和她的团队专注于小鼠毛囊中的退化期，这一时期的毛发生长周期快速且同步。只有在后期退化阶段，来自毛囊底部的死亡信号才最终到达未分化干细胞的区域。之前人们曾认为干细胞是免于破坏的，但意外的是，团队发现一些干细胞确实死亡，并被邻近细胞吸收。
斯图尔特发现，清理过程只有在健康细胞中的两个受体同时被激活时才能启动。第一个是RXRα，它检测到脂质的存在，这是一种由即将死亡细胞释放的已知“寻找我”信号。第二个是RARγ，它感知到健康细胞释放的促进生长的视黄酸。
任何一个受体都无法单独触发清理过程。“细胞的死亡使机制开始，而当没有更多死亡细胞时，脂质信号消失，仅留下健康细胞释放的视黄酸信号，”斯图尔特解释说。“这表明该程序应当下调。这是优雅的简单。”
研究人员还注意到，巨噬细胞在该区域到达需要时间，甚至在细胞死亡后四天才出现。“人们普遍认为专业的吞噬细胞最终到达处理主要的清理工作，而静止细胞只是作为备份，”斯图尔特指出。“我很惊讶发现毛囊干细胞是第一个响应者，特别是小鼠皮肤附近有相当数量的巨噬细胞。”
他们还观察到，当HFSCs无法清除即将死亡的细胞并将清理工作留给巨噬细胞时，组织损伤会发生。这表明这一清除机制中的遗传问题可能会导致人类的皮肤病症，包括炎症和脱发。
消费的影响
吞噬即将死亡邻居细胞的HFSCs——有些甚至吞噬了多达六个邻居——可能从这些细胞中的蛋白质、核酸、溶质和脂质中获得营养利益。这些利益的确切性质仍待探究，而福克斯实验室计划对此进行进一步研究。
“它们可能利用这些物质来支持自身的生长或以其他方式从中受益，”斯图尔特推测。“然而，这也有可能产生不利影响。也许它们过于忙于消化这些物质，以至于无法履行其正常职责。”
这些发现的影响超越了毛囊，因为它们只是身体中专业吞噬细胞稀缺的众多区域之一。例如，在大脑、胸部和肺部的区域，上皮和间充质组织细胞，包括干细胞，充当替代的吞噬细胞。
“我们常常使用‘你就是你吃的’这句话，”福克斯补充道。“对于我们身体的干细胞来说，这可能是它们通过清除自然死亡的细胞来保持组织健康并保护免受炎症的方式。”
