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皮肤组织因为其角质细胞的易获得性及其在体外的可培养和分化诱导性,被认为是一个探索成体干细胞功能的良好模型。毛囊的生长发育贯穿一生,在完成形态发生后,便持续历经退行和再生的周期性变化。每个毛囊都要经历兴盛期、退行期和休止期,并周而复始。储藏于毛囊 bulge区域的毛囊干细胞,也将经历周期性的行为变化,支撑毛囊各个细胞群体的循环再生。 根据前人的报道,一个Foxp基因家族的成员,Foxp1,已经被多次发现高表达于分离的毛囊干细胞中。通过 IHC实验方法,我们不仅证实了Foxp1在胚胎早期便于皮肤表皮上有广泛而丰富的表达,且在毛囊的再生过程中表现出了动态的核质穿梭行为。为了深入探究Foxp1基因在小鼠毛囊发育和再生过程中的生理功能,我们构建了Foxp1c/c; K14-cre基因条件性敲除模型鼠。新出生敲除小鼠毛囊的形态发育过程相对于野生型对照没有明显差异。通过小鼠剃发实验,我们发现敲除小鼠毛囊的生长周期较野生型小鼠快,且其具有休止期和兴盛期都明显变短的表型。此外,敲除小鼠在出生后进入毛囊再生时便会开始出现脱毛症状。 皮肤组织作为机体与自然环境间进行物质和能量交换的天然屏障,比较容易受外界氧化胁迫刺激的影响。我们利用流式分离技术,在野生型小鼠毛囊生长周期的不同阶段,对毛囊组织多群细胞的ROS水平进行了统计分析。事实证明,随着休止期-兴盛期-退行期的行进,毛囊细胞的ROS水平由低到高逐渐增加,形成梯度曲线。相应地,利用强氧化剂TPA和强抗氧化剂NAC对野生型小鼠的皮肤进行药物刺激时发现,TPA可以促进休止期-兴盛期的转换过程,而NAC则将延缓或阻断这一过程。这说明毛囊细胞 ROS水平的变化是影响毛囊生长周期各阶段顺利转换的因素之一。 当我们对野生型和敲除小鼠毛囊细胞的ROS水平进行比较分析时发现,敲除小鼠兴盛期和退行期的细胞 ROS水平明显低于前者。同时,敲除小鼠毛囊细胞中p19ARF表达水平和p53蛋白磷酸化修饰水平都有显著降低。结合敲除小鼠毛囊干细胞增殖速度明显加快的表型,我们推测,Foxp1通过p53-依赖性氧化胁迫调控机制,间接调控了毛囊干细胞的增殖能力。 在细胞水平上,我们进一步证实了Foxp1蛋白整体的磷酸化和乙酰化修饰水平均将受到氧化胁迫的刺激而发生变化,进而改变其转录活性。此外,Foxp1蛋白上S468位点作为磷酸化敏感位点,不仅其修饰水平被认为与氧化胁迫的刺激相关,且其突变形式将直接影响蛋白本身的核质穿梭行为。 在分子水平上,我们在毛囊组织中发现了可以作为Foxp1下游转录靶标,并发生直接相互作用的抗氧化基因Trx1。在细胞中,当受到氧化胁迫刺激时,Trx1将改变Foxp1的转录活性,而Foxp1能改变Trx1对细胞ROS的调控能力。由此,我们推测Foxp1对于毛囊细胞ROS水平的调控,可能部分通过Trx1调控系统而进行。 综上所述,本论文详细地分析了Foxp1基因在毛囊再生过程中的表达谱及其功能影响。利用Foxp1c/c;K14-cre基因条件性敲除模型鼠,发现 Foxp1与毛囊的再生周期和毛囊干细胞的增殖调控密切相关。Foxp1的蛋白修饰,转录活性和核质穿梭行为均受氧化胁迫刺激的影响而发生变化。我们推测Foxp1对毛囊生长周期的调控,可能部分通过其对细胞 ROS水平的调节能力而进行。我们的研究拓展了 Foxp1转录因子与氧化胁迫在毛囊再生中作用机制的认识,同时为毛发相关疾病的治疗提供了新的理论基础和潜在的药物靶标。