Wnt/β-catenin 信號通路參與毛囊發(fā)育及周期循環(huán)調(diào)控的研究進(jìn)展

馮自強(qiáng)，孫永峰*，宋玉樸，周宇軒，張 磊，李晟毅，閆曉敏，許云鵬

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130118；2.江西省畜牧技術(shù)推廣站，江西南昌 330000）

毛囊（Hair Follicle，HF）是表皮毛發(fā)的起源地，是皮膚重要的附屬結(jié)構(gòu)之一，其結(jié)構(gòu)控制著毛發(fā)的組織結(jié)構(gòu)，決定了皮毛的品質(zhì)與產(chǎn)量。毛囊的生長發(fā)育過程受到多個(gè)信號通路的參與，彼此緊密聯(lián)系且互相制約，共同調(diào)控毛囊的形態(tài)變化[1-2]。Wnt/β-catenin 信號通路（簡稱Wnt 信號通路）是具有調(diào)節(jié)動(dòng)物生長發(fā)育、平衡體內(nèi)組織、維持器官穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵信號通路[3]。Wnt/β-catenin 信號通路分為依賴β-catenin 轉(zhuǎn)導(dǎo)的經(jīng)典信號通 路（Canonical Wnt/β-catenin signaling pathway）和不依賴β-catenin 轉(zhuǎn)導(dǎo)的非經(jīng)典信號通路。Wnt/β-catenin信號通路參與創(chuàng)口愈合、癌細(xì)胞發(fā)生、毛囊形態(tài)變化等多個(gè)生理過程的調(diào)控，目前已經(jīng)成為一種基本的生長控制途徑[4]。經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin 信號分子、受體、配體、轉(zhuǎn)錄因子及其相應(yīng)靶基因的遺傳突變、基因差異表達(dá)、表達(dá)模式變化以及蛋白修飾都會(huì)影響毛囊發(fā)育及被毛形成[3-12]。Wnt/β-catenin 信號通路在毛囊生理生化過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。因此，本文主要對毛囊的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理過程、Wnt/β-catenin 信號通路的構(gòu)成、Wnt/β-catenin 信號通路其對動(dòng)物毛囊生長和發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行簡要綜述。

1 毛囊的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理過程

1.1 毛囊的形態(tài)結(jié)構(gòu) 毛囊是由多種細(xì)胞類群組成的復(fù)雜亞器官結(jié)構(gòu)，依據(jù)發(fā)生的時(shí)間早晚和結(jié)構(gòu)差異可分為初級毛囊（Primary Hair Follicle，PHF）和次級毛囊（Secondary Hair Follicle，SHF）[13-14]。初級毛囊形態(tài)發(fā)生啟動(dòng)早于次級毛囊，結(jié)構(gòu)上毛球較大，毛囊長且粗，存在2 個(gè)發(fā)達(dá)的皮脂腺（Sebaceous Gland，SG），毛干通常有髓質(zhì)；次級毛囊結(jié)構(gòu)上毛球較小，毛囊短且細(xì)，有1 個(gè)不發(fā)達(dá)的皮脂腺或無，毛干沒有髓質(zhì)[15]。成熟的毛囊主要分為相對穩(wěn)定的漏斗部和峽部以及周期循環(huán)的毛囊下部。

毛囊（圖1）從內(nèi)到外依次為毛根（皮膚以內(nèi)的毛發(fā)部分）/毛干（皮膚以外的毛發(fā)部位）、毛囊內(nèi)根鞘（Inner Root Sheath，IRS）和外根鞘（Outer Root Sheath，ORS）以及結(jié)締組織，末端膨大生長成毛球部，容納毛乳頭和毛母質(zhì)[16-17]。毛根是毛發(fā)的根部，被上皮和結(jié)締組織構(gòu)成的鞘狀毛囊包圍。毛干可分內(nèi)、中、外3 層。內(nèi)層位于毛發(fā)中心，稱髓質(zhì)；中層稱皮質(zhì)，為毛發(fā)結(jié)構(gòu)的主要部分；外層稱角質(zhì)部，又叫毛表皮。IRS 從內(nèi)到外依次為鞘小皮層、赫氏層和亨氏層，從毛母質(zhì)部位逐漸伸展至皮脂腺導(dǎo)管開口處，在皮脂腺水平位置中逐漸消失，只剩下毛干的鞘小皮和毛皮質(zhì)層顯露在表皮外部[14,18]。ORS 則包裹毛根和IRS，類似于表皮的基底層和棘細(xì)胞層。毛囊干細(xì)胞（Hair Follicle Stem Cells，HFSCs）存在于ORS 形成的隆突中，具有多向分化、自我更新和體外增殖能力強(qiáng)和慢周期性等成體干細(xì)胞的共性[19]。毛球部主要由毛母質(zhì)細(xì)胞、毛乳頭細(xì)胞（Dermal Papilla Cells，DPCs）和黑素細(xì)胞構(gòu)成。毛母質(zhì)細(xì)胞是形成毛干、IRS 的前體細(xì)胞，具有干細(xì)胞的特性，在毛發(fā)生長過程中不間斷地進(jìn)行分裂、增殖、分化，通過接收毛乳頭發(fā)出的分子信號分化成為不同類型的細(xì)胞系。DPCs 是一群由毛母質(zhì)細(xì)胞包裹著的凝集于毛囊基底部位的真皮源性間葉細(xì)胞[20-21]，具有調(diào)控毛囊周期轉(zhuǎn)換、誘導(dǎo)HFSCs 增殖分化及毛囊再生的能力。黑素細(xì)胞合成黑色素并將其轉(zhuǎn)運(yùn)到毛干進(jìn)行著色。

圖1 毛囊形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 毛囊發(fā)生的生理過程 毛囊形態(tài)發(fā)生開始于胚胎初期，涉及一系列中胚層-外胚層相互作用。其中，中胚層來源的真皮層間充質(zhì)細(xì)胞為毛囊發(fā)生的誘導(dǎo)者，發(fā)出初始信號；外胚層來源的表皮上皮細(xì)胞接收信號，是毛囊發(fā)生的響應(yīng)者[5,9,22]。根據(jù)毛囊形態(tài)變化可將該過程劃分為感應(yīng)誘導(dǎo)、器官發(fā)生和細(xì)胞分化3 個(gè)階段[23]。

1.2.1 感應(yīng)誘導(dǎo)階段 感應(yīng)誘導(dǎo)階段是毛囊形成的第一步，由真皮細(xì)胞發(fā)出毛囊原始發(fā)生的信號，使激活因子（Wnt/β-catenin、SHH、Noggin 等）和抑制因子（BMP、DKK 等）之間相互作用[18,22,24]，形成一種動(dòng)態(tài)平衡，并誘導(dǎo)表皮基底細(xì)胞增殖形成排列有序的毛囊基板。

1.2.2 器官發(fā)生階段 毛囊基板形成后，毛囊基板在Wnt/BMP 信號相互調(diào)控下，Wnt/β-catenin 信號通路的靶基因Eda/Edar 誘導(dǎo)BMP 抑制劑和SHH 信號表達(dá)，推動(dòng)毛囊發(fā)育進(jìn)行，誘導(dǎo)間充質(zhì)成纖維細(xì)胞不斷增殖，促使毛囊基板下形成真皮凝聚體（Dermal Condensate）[18,25]。

1.2.3 細(xì)胞分化階段 毛囊基板細(xì)胞不斷增殖，形成毛芽，并發(fā)出誘導(dǎo)毛芽繼續(xù)向真皮層增殖分化的SHH 信號[26]，隨后真皮凝聚體發(fā)育成毛乳頭。毛乳頭釋放特異性生長信號，開始誘導(dǎo)HFSCs 分化為各類毛囊細(xì)胞。HFSCs 向下緩慢增殖包裹毛乳頭形成毛球，類似洋蔥狀結(jié)構(gòu)[27]。之后，毛乳頭附近的HFSCs 繼續(xù)增殖分化，促進(jìn)毛母質(zhì)細(xì)胞增殖分化形成毛干、IRS 等結(jié)構(gòu)，最終毛囊成熟。毛囊完全發(fā)育成熟后，依次進(jìn)入形態(tài)特征上差異較大的生長期（Anagen）、細(xì)胞凋亡驅(qū)使的退行期（Catagen）和相對靜止的休止期（Telogen）3 個(gè)階段[28-30]。

生長期早期毛囊類似休止期毛囊結(jié)構(gòu)，由真皮完全包裹。隨著毛囊不斷生長，逐漸形成完整的結(jié)構(gòu)，毛乳頭體積增大并上移，毛母質(zhì)細(xì)胞快速增殖，分化為毛囊IRS 和毛干，并逐漸包裹毛乳頭形成完整的毛球。毛球從真皮層進(jìn)入皮下脂肪層，IRS 逐漸生長到皮脂腺開口處，毛干遠(yuǎn)離皮膚表皮形成毛發(fā)。退行期毛囊結(jié)構(gòu)發(fā)生一系列退化行為，2/3 的毛囊開始快速退化，毛球和上皮細(xì)胞凋亡速率增加以及毛囊近端體積減小，毛母質(zhì)細(xì)胞、毛干、ORS、IRS 等開始凋亡，毛乳頭向毛囊遠(yuǎn)端移動(dòng)，毛囊縮短。當(dāng)退行期結(jié)束后毛囊進(jìn)入休止期。休止期毛囊被真皮成纖維細(xì)胞完全包裹住，并且尚未到達(dá)皮下組織，沒有IRS 結(jié)構(gòu)。在休止期期間，隆突部下方的毛乳頭處于靜止?fàn)顟B(tài)，毛囊細(xì)胞凋亡停止，不發(fā)生顯著的凋亡、增殖或分化，毛基質(zhì)消失，毛囊停止生長。每個(gè)休止期結(jié)束之后開始進(jìn)入下一輪的生長期，此時(shí)DPCs 能繼續(xù)提供誘導(dǎo)信號，利用休止期駐留的干細(xì)胞為新生毛囊上皮提供燃料，開始新一輪的毛囊生長。毛囊的周期性生長表明其具有長期維持自我更新的能力[26]，不斷經(jīng)歷退化和再生，控制毛發(fā)的生長與脫落。但每個(gè)階段持續(xù)時(shí)間的長短與毛發(fā)類型、部位、物種等因素有關(guān)[18]。

2 Wnt/β-catenin 信號

2.1 Wnt 信號通路的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展 1973 年，Sharma 等[31]發(fā)現(xiàn)果蠅無翅基因wingless；1982 年，Nusse 等[32]在乳腺癌病毒誘導(dǎo)小鼠乳腺癌中克隆出原癌基因int，兩者為同源基因，因此合稱為Wnt[2]。Wnt 無論在果蠅還是在哺乳動(dòng)物上都具有高度的同源性，是一條在生物進(jìn)化中極為傳統(tǒng)的通路[33]。隨著研究深入，共有19 個(gè)Wnt 家族成員基因在動(dòng)物中被發(fā)現(xiàn)[34-35]。

Wong 等[36]研究表明，Wnt 信號通路分為經(jīng)典信號通路和非經(jīng)典信號通路。非經(jīng)典Wnt 信號通路分為Wnt/PCP（Planar Cell Polarity Pathway，PCP）信號通路和Wnt/Ca2+信號通路[37]，與細(xì)胞極性和鈣離子信號相關(guān)。Wnt 的受體分為3 類，即受體卷曲蛋白（Frizzled，F(xiàn)z）、輔助受體低密度脂蛋白相關(guān)受體蛋白 5/6（Low-Density Lipoprotein Receptor-Related Protein-5/6，LRP5/6）和 ROR、RYk 家族。經(jīng)典和非經(jīng)典Wnts 共同使用Frizzled家族的受體，LRP5/6 結(jié)合經(jīng)典Wnt 配體，ROR1、ROR2 和RYK 則結(jié)合非經(jīng)典Wnt 配體[38]。目前對非經(jīng)典Wnt 信號通路的研究并不完善，與動(dòng)物毛囊生長發(fā)育關(guān)聯(lián)性的研究較少，本文主要介紹經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路。

2.2 經(jīng)典Wnt/β-catenin 信號 經(jīng)典Wnt/β-catenin 信號通路由Wnt 蛋白、β-catenin、散亂蛋白（Dishevelled、Dvl 或Dsh）和結(jié)腸腺瘤性息肉病蛋白（Adenomatous Polyposis Coli，APC）復(fù)合物等組成[47]。β-catenin 在其中起核心作用，所以又叫Wnt/β-catenin 信號通路，β-catenin 在核內(nèi)聚集水平的改變決定著Wnt 通路的激活或抑制，調(diào)節(jié)細(xì)胞行為[11,38-40]。

2.2.1β-catenin 的結(jié)構(gòu)特征β-catenin 是1980 年發(fā)現(xiàn)的定位于胞漿的可溶性蛋白[41]，質(zhì)量為92～95 ku，其基因CTNNB1定位于染色體3P21.3-P22，由16 個(gè)外顯子組成，含781 個(gè)氨基酸，其mRNA 包含3 362 個(gè)核苷酸[42-44]。β-catenin 蛋白序列如圖2 所示。β-catenin蛋白的多肽鏈包含3 個(gè)發(fā)揮不同功能的結(jié)構(gòu)域：含有150 個(gè)氨基酸的N 端、含有100 個(gè)氨基酸的C 端以及含有550 個(gè)氨基酸的中間重復(fù)區(qū)（ARM 區(qū)域）[45]。N 端含有多個(gè)保守的絲氨酸、蘇氨酸殘基，可被糖原合成酶激酶-3β（glycogen synthase kinase -3β，GSK-3β）和酪蛋白激酶1（casein Kinase 1，CK1）磷酸化[46-47]，磷酸化的β-catenin 可被β-catenin 重復(fù)相容蛋白（β-trans-ducin repeats-containing proteins，β-Trcp）識(shí)別并泛素化，最終被迅速降解。C 端呈較強(qiáng)的酸性，含有Tcf 家族轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，是下游靶基因激活轉(zhuǎn)錄不可缺少的結(jié)構(gòu)。ARM 區(qū)域是β-catenin 最保守的區(qū)域，由42 個(gè)氨基酸殘基的12～14 個(gè)ARM 重復(fù)序列構(gòu)成，每個(gè)ARM 序列相互作用形成超螺旋結(jié)構(gòu)，大多數(shù)正電荷分布在超螺旋結(jié)構(gòu)的凹陷中，使β-catenin 與多種Wnt/β-catenin 信號通路配體蛋白結(jié)合，共同參與Wnt 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[41-43,48]。

圖2 β-catenin 蛋白序列示意圖

2.2.2β-catenin 的功能β-catenin 是一種雙功能胞內(nèi)糖蛋白，是發(fā)揮Wnt 蛋白功能的主要載體，參與胚胎形成及個(gè)體發(fā)育等多個(gè)生物學(xué)過程[7]。β-catenin 不僅是上皮細(xì)胞間的黏附分子（膜骨架蛋白功能），還是Wnt/β-catenin 信號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中重要的組成部分（信號分子功能），是控制細(xì)胞命運(yùn)的重要調(diào)控因子[49-51]。

β-catenin 在動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)有2 種不同的存在形式：其一，細(xì)胞中大部分β-catenin 與α-catenin 及跨膜蛋白E-鈣粘素（E-cadherin）形成復(fù)合物，以β-catenin 與E-cadherin 細(xì)胞內(nèi)膜處連接，通過α-catenin 黏附在肌動(dòng)蛋白構(gòu)成的細(xì)胞骨架上，形成細(xì)胞間穩(wěn)定的連接，對于發(fā)育過程細(xì)胞穩(wěn)定和遷移有著重要意義[45,52-53]；其二，少量β-catenin 游離在胞漿或在細(xì)胞核內(nèi)存在，是Wnt途徑的主要因子。

2.3 經(jīng)典Wnt/β-catenin 功能途徑β-catenin 的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能主要通過Wnt 配體觸發(fā)（圖3）。

圖3 Wnt/β-catenin 信號通路

2.3.1 激活Wnt 信號 當(dāng)細(xì)胞內(nèi)存在Wnt 配體時(shí)，Wnt/β-catenin 信號通路被激活，Wnt 配體與Frizzled和LRP5/6 共受體結(jié)合，形成復(fù)合體之后，激活Dsh，阻止細(xì)胞內(nèi)APC、GSK-3β、核心蛋白軸蛋白（Axis inhibition，Axin）及β-catenin 組成的復(fù)合體激酶磷酸化β-catenin[46]，引起β-catenin 降解途徑被抑制。之后細(xì)胞質(zhì)內(nèi)β-catenin 堆積并移位入核，與細(xì)胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄輔因子淋巴增強(qiáng)因子（Lymphoid Enhancer Factor，LEF）/T 細(xì)胞因子（T-Cell Factor，TCF）轉(zhuǎn)錄家族結(jié)合形成復(fù)合物并引起構(gòu)象改變，激活下游靶基因轉(zhuǎn)錄，傳遞生長刺激信號，對細(xì)胞的生物學(xué)效應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)[18,34]。

2.3.2 缺少Wnt 信號 當(dāng)細(xì)胞內(nèi)無Wnt 配體，缺少Wnt信號刺激時(shí)，由Axin 介導(dǎo)，APC、CK1 和GSK-3β構(gòu)成的蛋白降解復(fù)合物與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)游離的β-catenin 結(jié)合[12]。細(xì)胞質(zhì)中β-catenin 的氨基酸N 端區(qū)域依次被CK1 和GSK-3β磷酸化。磷酸化后的β-catenin 被結(jié)合體中存在的E3 泛素連接酶（Ubiquitin lig-ase，E3）上的β-Trcp識(shí)別并泛素化，使其發(fā)生靶向持續(xù)降解。因此，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)游離β-catenin 含量水平持續(xù)顯著降低，無法移位入核。在細(xì)胞核內(nèi)的LEF/TCF 復(fù)合體與轉(zhuǎn)錄抑制因子TLE（Transdu-cin-like enhancer）結(jié)加強(qiáng)合，導(dǎo)致Wnt靶基因轉(zhuǎn)錄活性顯著降低，無法激活[9,11]。

在這一系列調(diào)控過程中，Wnt 蛋白、Dsh 等是該通路的正反饋調(diào)節(jié)因子，促進(jìn)靶基因轉(zhuǎn)錄；而APC、GSK-3β等是負(fù)反饋調(diào)節(jié)因子，阻遏靶基因轉(zhuǎn)錄。其實(shí)質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)β-catenin 水平、位置以及功能的變化，改變下游靶基因表達(dá)，刺激或抑制細(xì)胞的增殖。

3 Wnt/β-catenin 信號通路對毛囊發(fā)育的調(diào)控作用

研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin 信號通路在胚胎生長發(fā)育和腫瘤細(xì)胞發(fā)生及形成等方面具有多種生物學(xué)功能[54-55]。隨著基因敲除、基因定位突變等基因技術(shù)的成熟，Wnt 通路被證實(shí)對毛囊生長過程有著重要的調(diào)節(jié)作用，與毛囊正常生理活動(dòng)有密切聯(lián)系，是一個(gè)關(guān)鍵的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。Wnt 信號是毛囊發(fā)育的第一信號，廣泛參與毛囊形態(tài)發(fā)生的各個(gè)時(shí)期，特別是在胚胎初期毛囊中調(diào)控細(xì)胞遷移、增殖、凋亡、再生、更新方面發(fā)揮關(guān)鍵性的作用[56]。越來越多的證據(jù)表明，Wnt 通路及其下游效應(yīng)因子β-catenin在不同階段的毛囊生理過程有著高度的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)作用，在毛囊基板發(fā)生、毛乳頭功能、毛囊周期性及HFSCs增殖分化等生理過程發(fā)揮關(guān)鍵的調(diào)控作用[8,21,55-56]。

3.1 Wnt/β-catenin 信號通路調(diào)控毛囊基板形成 Wnt/β-catenin 信號通路與毛發(fā)發(fā)生有密切的聯(lián)系，對毛囊整個(gè)形態(tài)變化過程都很重要，尤其在毛囊發(fā)生發(fā)育的初級階段發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)控作用[22,57-60]。已知廣泛的真皮Wnt信號激活傳導(dǎo)對于模式化誘導(dǎo)毛囊基板是必需的，是啟動(dòng)毛囊誘導(dǎo)程序的初始發(fā)育信號。研究發(fā)現(xiàn)，β-catenin在胚胎發(fā)育過程中促進(jìn)毛囊基板的初始形成，在即將形成基板的上皮中明顯上調(diào)[61]，是成熟皮膚干細(xì)胞分化所必需的，同時(shí)與毛乳頭生長和毛囊周期循環(huán)也有著密切的關(guān)系[62-63]。上調(diào)Wnt 抑制因子Dkk1 會(huì)導(dǎo)致基板的標(biāo)記基因表達(dá)模式丟失，影響初始毛囊基板生長，阻礙毛囊形成[62,64]。敲除毛乳頭中Wnt/β-catenin 信號關(guān)鍵介導(dǎo)蛋白β-catenin 后，毛發(fā)明顯變短、變薄，形態(tài)改變，基質(zhì)細(xì)胞增殖率降低，毛乳頭中基因表達(dá)模式改變，影響毛囊生長[17]。而高表達(dá)的Wnt/β-catenin 信號能促進(jìn)毛囊基板的形成[62,64]，并在毛囊形態(tài)發(fā)生和再分化過程起調(diào)控作用[61]。

以上研究表明，Wnt 信號對于毛囊基板誘導(dǎo)是必需的，在毛囊基質(zhì)細(xì)胞的增殖、基板初始形成以及基板的發(fā)育中都是必要條件。對于后續(xù)發(fā)揮毛囊基底部的毛乳頭功能更有深遠(yuǎn)的意義。

3.2 Wnt/β-catenin 信號通路調(diào)控毛乳頭功能 位于毛囊基底部向內(nèi)凹陷的毛乳頭是一種特殊的間充質(zhì)成分，具有誘導(dǎo)毛囊形態(tài)發(fā)生、調(diào)節(jié)毛囊發(fā)育及周期循環(huán)和協(xié)調(diào)毛發(fā)生長的功能。研究發(fā)現(xiàn)，DPCs 具有較強(qiáng)的干細(xì)胞特性，是多種干細(xì)胞的儲(chǔ)存庫，在毛發(fā)生長過程中指導(dǎo)基質(zhì)祖細(xì)胞分化，在毛發(fā)周期的再生過程中引導(dǎo)干細(xì)胞膨脹[14,45]。其多能性標(biāo)記物包括Oct-4、Nanog、Sox2、ZEB1、Snail、CD133、In-tegrin-β1 及ALDHA1，同時(shí)有ALP、β-catenin、Versican、NCAM、Lef-1 等與毛囊誘導(dǎo)能力相關(guān)的特異性標(biāo)記物，在特定條件下可向多種細(xì)胞分化[9,14,45]。

在毛囊形態(tài)發(fā)生過程中，Wnt 信號能特異性調(diào)控皮膚凝結(jié)物和早期DP 功能，是誘導(dǎo)DC 和毛囊DP 的前體細(xì)胞團(tuán)是必不可少的[65]。在發(fā)育完全的毛囊DP 中，β-catenin 基因失活會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生發(fā)干的祖細(xì)胞及其后代的增殖顯著降低，以及毛囊過早進(jìn)入退行期并阻止再生[17]。在Kaushal[66]研究發(fā)現(xiàn)，通過他莫昔芬（4-OHT）激活生長期和休止期毛囊中的β-catenin 后，DPCs 總數(shù)顯著增加。而在Wu 等[40]研究中，用XAV-939 抑制Wnt/β-Catenin 信號后，DPCs 的基礎(chǔ)增殖降低。B 淋巴細(xì)胞誘導(dǎo)成熟蛋白1（Blimp1）是一種轉(zhuǎn)錄抑制因子，是毛乳頭誘導(dǎo)信號通路（包括TGF-β和Wnt/β-catenin）關(guān)鍵的靶點(diǎn)和介體，可調(diào)節(jié)包括皮膚在內(nèi)的多種組織中的細(xì)胞生長和分化。研究發(fā)現(xiàn)，表皮的β-catenin 過表達(dá)后，能夠覆蓋Blimp1 突變小鼠的毛囊缺陷，加強(qiáng)毛乳頭和相鄰毛囊上皮細(xì)胞之間的密切關(guān)系[67]。

大量證據(jù)表明，毛乳頭中的β-catenin 信號促進(jìn)DPCs增殖，進(jìn)而對毛囊的穩(wěn)態(tài)有著深遠(yuǎn)影響。此外，毛乳頭能分泌類胰島生長因子（Nsulin-like Growth Factor，IC1F）、VEGF（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）、AKP（Alkaline Phosphatase，AKP）、FGF5（Fibroblast Growth Factor 5，F(xiàn)GF5）、BMP4（Bone Morphogenetic Protein 4，BMP4）等多種生長因子及信號分子[14]，通過自分泌和旁分泌方式來共同參與對毛囊周期性變化各個(gè)階段的調(diào)控，介導(dǎo)毛囊真皮部分與表皮部分的信號交互[68]，調(diào)控毛囊生長，刺激HFSCs 的增殖分化，與HFSCs 之間進(jìn)行雙向信息交流和相互誘導(dǎo)，加快毛囊的形成。

3.3 Wnt/β-catenin 信號通路調(diào)控毛囊干細(xì)胞增殖和分化 起源于早期表皮祖細(xì)胞的HFSCs，位于毛囊上段隆突部中部和皮脂腺導(dǎo)管開口下方的細(xì)胞群體，周圍富含血管和神經(jīng)，是立毛肌的附著處，并與ORS 相連接。同時(shí)在頂端提供快速分裂的細(xì)胞，使毛囊進(jìn)一步向下生長，參與表皮和皮脂腺的形成，也是毛囊細(xì)胞的來源。標(biāo)記HFSCs 后，發(fā)現(xiàn)其可以多向分化成所有種類的毛囊細(xì)胞類型，在一輪循環(huán)后的休止期，仍然存在于隆突部區(qū)域。表明HFSCs 可以主導(dǎo)毛囊周期性并分化為毛囊器官，具有多能性，并能夠長期性維持自我更新的能力[18]。研究發(fā)現(xiàn)，HFSCs 中β-catenin 過表達(dá)可增強(qiáng)HFSCs 的增殖能力，反之β-catenin基因特異性沉默后HFSCs 增殖能力明顯降低，提示β-catenin 在HFSCs 增殖中發(fā)揮重要作用[54]。毛囊調(diào)控的基因網(wǎng)絡(luò)研究表明，Wnt/β-catenin 信號通路廣泛參與HFSCs 增殖和多向分化的各個(gè)過程[14]，決定HFSCs 命運(yùn)。小鼠毛囊中β-catenin缺失，導(dǎo)致HFSCs 無法適應(yīng)毛發(fā)角質(zhì)形成細(xì)胞的命運(yùn)，而是分化成表皮角質(zhì)形成細(xì)胞，影響毛囊生長[62]。

Lef1 是Lef/Tcf 家族成員之一，是HFSCs 的分化以及毛囊IRS 形成所必需的轉(zhuǎn)錄因子[69]。細(xì)胞內(nèi)Wnt/β-catenin 信號通路被激活后，游離β-catenin 堆積并移位入核，競爭性的與細(xì)胞核內(nèi)的LEF/TCF 轉(zhuǎn)錄家族結(jié)合形成復(fù)合物，激活下游靶基因活性[70]。只有當(dāng)Wnt/β-catenin 信號存在時(shí)，Lef1 才能促進(jìn)HFSCs 分化為組成毛囊的各類細(xì)胞，可見Wnt/β-catenin 信號通路調(diào)節(jié)HFSCs 的生物學(xué)效應(yīng)。

以上研究表明，Wnt/β-catenin 信號通路在調(diào)控HFSCs 增殖、控制分化命運(yùn)以及相關(guān)靶基因的轉(zhuǎn)錄具有至關(guān)重要的作用，并對毛囊周期循環(huán)有重要意義。

3.4 Wnt/β-catenin 信號通路調(diào)控毛囊周期循環(huán) HFSCs的增殖分化是毛囊進(jìn)入生長期的重要條件。在HFSCs增殖分化作用下，促進(jìn)毛母質(zhì)細(xì)胞形成毛干、IRS 等毛囊結(jié)構(gòu)，毛囊完全發(fā)育成熟，呈現(xiàn)周期性循環(huán)生長。研究表明，β-catenin 的表達(dá)規(guī)律與毛囊發(fā)育的周期具有相關(guān)性，主要表現(xiàn)在毛囊發(fā)育初期和成熟的毛囊中，β-catenin 在啟動(dòng)毛囊發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用，是毛囊毛發(fā)周期循環(huán)過程中必須的調(diào)控因子[34,45]。毛囊在第1 個(gè)循環(huán)生長周期過程中，過表達(dá)Wnt 途徑會(huì)生成更多的毛發(fā)，也會(huì)因?yàn)棣?catenin 缺失導(dǎo)致毛囊消失[34]。在正常毛囊生長期中，β-catenin 呈強(qiáng)表達(dá)，特別在毛囊毛母質(zhì)細(xì)胞和毛乳頭中，這與正常毛囊結(jié)構(gòu)生長期生理變化相對應(yīng)。DDK4 是Wnt/β-catenin 信號通路抑制因子，在毛囊成熟進(jìn)入周期循環(huán)之后，表達(dá)量下降，在生長期表達(dá)較弱，在退行期表達(dá)升高。從β-catenin 和DKK4 的表達(dá)可以看出，β-catenin 在毛囊生長期發(fā)育以及對毛囊周期都是必不可少的。在敲除毛乳頭中的β-catenin 后，Wnt 通路傳遞受阻，使毛囊過早從生長期進(jìn)入退行期，并且在退行期結(jié)束后毛囊周期也將停止，擾亂正常的毛囊周期循環(huán)過程[71]。當(dāng)毛囊正常處于休止期時(shí)，β-catenin可以促使毛囊從休止期進(jìn)入第2 輪生長期，激活并維持HFSCs 的增殖作用[17]。在休止期后期，Wnt 信號逐漸上調(diào)，傳導(dǎo)毛發(fā)生長所必需的促有絲分裂信號，促使毛囊由休止期向生長期過渡，啟動(dòng)毛囊周期循環(huán)。

可見，Wnt/β-catenin 信號通路能夠調(diào)控毛囊的周期性生長、促使毛囊周期的穩(wěn)定，促進(jìn)毛囊進(jìn)入新的循環(huán)，以及在這個(gè)過程中毛囊的再生和自我更新，這些對于維持毛囊周期性穩(wěn)態(tài)有非常重要的作用。

這些研究確立了Wnt/β-catenin 信號通路在毛發(fā)毛囊生長中的關(guān)鍵作用，揭示了毛發(fā)周期性循環(huán)更新中Wnt/β-catenin 信號通路在控制與協(xié)調(diào)毛囊發(fā)育和結(jié)構(gòu)之間相互作用的重要功能，是毛囊發(fā)育必不可少的通路。

4 展 望

盡管關(guān)于Wnt/β-catenin 信號通路在調(diào)節(jié)毛囊發(fā)育的作用已經(jīng)有較多研究，但很多問題仍是Wnt 信號領(lǐng)域研究者亟待解決的任務(wù)。如Wnt/β-catenin 信號通路在調(diào)節(jié)不同物種間毛囊作用的差異并沒有完全細(xì)致歸納和劃分。關(guān)于很多非模式動(dòng)物的研究十分匱乏，只停留在一個(gè)較低水平。此外，Wnt/β-catenin 信號通路上不同的Wnt 配體、受體以及抑制因子在不同毛囊類型、周期階段、細(xì)胞環(huán)境和所處組織中的不同作用尚未完全研究。非經(jīng)典Wnt 信號通路對毛囊發(fā)育的研究較少，轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)的許多不同方面仍有待證實(shí)，需更好地解釋與其他途徑的串?dāng)_，并充分表達(dá)其背后的分子反應(yīng)。未來研究方向應(yīng)更多地關(guān)注Wnt/β-catenin 信號通路在不同物種毛囊胚胎期中的啟動(dòng)和毛囊周期循環(huán)內(nèi)的表達(dá)，多條信號通路與Wnt/β-catenin 信號通路之間的交互作用，探究新的研究方式，完善Wnt/β-catenin 信號通路在調(diào)節(jié)毛囊發(fā)育的作用的研究。