白发是人类衰老的一个明显信号,尽管衰老性白发本身并不对人类整体的生命活动有关键性的影响,但如能了解其产生的机制,应该能对机体衰老的发生提供一些理论上的依据。毛发具有周期性生长的特性,其毛干结构的更替伴随着周期性的色素形成。年轻机体正常的毛囊中,黑色素谱系细胞周期性的激活、分化、增殖、迁移及合成、递呈黑色素给角质化细胞是毛发周期性色素形成的基础。经典Wnt信号通路对许多组织器官的发育、细胞的增殖、分化、迁移等等都起着非常重要的作用。而β-catenin是经典Wnt信号通路的中心环节。有研究发现β-catenin与毛囊发育阶段的黑素母细胞的增殖、迁移分化和色素形成有密切关系。在出生后发育成熟的毛囊中,也有证据指出β-catenin与毛囊干细胞(HSC)的周期性增殖分化有密切的关系。在关于衰老机制的研究中,人们发现许多组织器官的衰老性变化都与经典Wnt-β-catenin信号通路相关。综合以上已知的线索,我们提出以下的疑问:一、鉴于经典Wnt-β-catenin信号通路对毛囊发育阶段的黑色素谱系细胞的分化、增殖、迁移和色素形成有重要作用,那么其对出生后发育成熟的毛囊中黑色素谱系细胞有何影响?二、经典Wnt-β-catenin信号通路对HSC的周期性行为有重要作用,那么对于与HSC同巢共存且同步地具有周期性行为的黑素干细胞(MSC)的增殖分化和色素形成具有什么样的影响呢?三、其它衰老组织及Klotho早老模型鼠的皮肤组织中都观察到经典Wnt-β-catenin信号通路的改变,那么正常衰老皮肤组织中经典Wnt-β-catenin信号通路是否有变化,如有变化,其对毛囊黑色素谱系细胞有什么影响,是否与衰老性白发的产生有关?为了解答以上疑问,本课题做了如下的初步研究:一、利用Dct-Lac-Z转基因CD1小鼠,通过RT-PCR、Western Blot、X-gal染色及IHC的方法检测了小鼠毛囊中黑素谱系细胞的周期性变化及β-catenin在其中的表达规律;二、利用C57年轻鼠和鼠龄34个月的老年鼠,通过RT-PCR、Western Blot及IF的方法检测比较了老龄与年轻小鼠皮肤毛囊的β-catenin的表达差异;三、扩增提取Wnt10b腺病毒,对8周鼠龄,处于毛囊周期第二周期静止期的C57及Dct-Lac-Z转基因CD1小鼠进行在体皮内注射,模拟老龄皮肤β-catenin增强的情况,观察其对毛囊黑素谱系细胞周期性行为及毛发色素生成的影响。主要结果与结论如下:一、在年轻小鼠的毛囊β-catenin的总体表达量不论是在mRNA水平还是蛋白质水平,生长期的表达明显高于退化期和静止期,生长早期强于生长中期,静止期强于退化期。在毛囊黑色素谱系细胞中的周期性活动过程中,β-catenin强表达于激活的MSC及分化过程中的黑色素谱系细胞。提示β-catenin的上调能促进毛囊黑素谱系细胞的分化,其周期性的表达变化可能是毛发周期性色素生成的基础。二、在衰老小鼠的毛囊β-catenin的总体表达量不论是在mRNA水平,还是在蛋白质水平,相较于处于同一毛囊周期阶段的年轻鼠皮肤均有上调。且老年小鼠毛囊β-catenin的表达在静止期和生长期都是增强的,无明显周期性波动。从表达部位上看,在老龄小鼠的毛囊,β-catenin的表达不论在静止期或生长期,都集中于外根鞘上段和Bulge,均有入核表现,在外根鞘下段与毛基质未见明显表达,这与年轻小鼠有明显不同,提示老龄鼠毛囊中β-catenin表达时间和部位的变化可能影响黑色素谱系细胞正常的分化及分化过程中的迁移导致毛发周期性色素生成障碍。三、人为给予8周龄小鼠Wnt10b腺病毒在体皮内注射后,β-catenin表达上调,促发了新的毛发周期,新生毛发周期中黑色素谱系细胞的行为及β-catenin在毛囊中表达的组织学定位情况均接近于年轻小鼠正常毛发周期的情况,在体Wnt10b腺病毒干预虽然模拟了老龄皮肤中β-catenin表达上调的情况,但在周期节律及表达部位上没能拟合老龄的情况,并没有产生抑制毛囊色素形成单位周期性重构的结果。异常激活的毛囊周期进入静止期后,可观察到毛囊黑色素谱系细胞普遍较对照组减少的现象。根据这些线索我们推测:β-catenin的异常活化可能会影响MSC的维持及分化成熟的黑色素细胞的凋亡。老龄小鼠皮肤中,在表达量上调的基础上,β-catenin表达周期节律和组织学分布的改变可能是衰老性白发产生的重要原因。综上所述,衰老性白发的产生可能与衰老皮肤中β-catenin表达在表达量、周期节律和表达部位上的改变影响了毛囊中黑色素谱系细胞的周期性行为有关。其中周期节律和组织学分布的改变的作用更为关键。但其中具体的作用机制还有待进一步的研究。