脱发治疗的研究及产品研发现状

陈梅杨

（福建省发育与神经生物学重点实验室 福建师范大学生命科学学院，福建 福州 350117）

脱发会影响个人的身体、心理和社会健康。脱发疾病的治疗包括药理学和外科干预（自体毛发移植），目前，尚未发现能够根治各类脱发疾病的药物，毛发再生也受到自身供体毛囊（Hair Follicle：HF）的限制。因此，探索替代的治疗方案即如何产生无数的毛囊，用以取代由于疾病、损伤或老化而丢失或受损的毛囊，这些都成为领域内研究的重点。本文介绍毛发的发生、用于毛发再生的细胞源、脱发治疗和相关产品研发，为脱发治疗和开发出相关的毛发生长剂提供思路。

1 毛囊的形态发生和周期性循环

毛囊是胚胎皮肤发育过程中形成的器官，胚胎时期在上皮和间充质细胞的相互作用中形成，由特化的真皮细胞和表皮干细胞之间相互作用转变为毛囊。同样，出生后的毛发在生长过程中，间充质真皮乳头细胞和周围的上皮细胞之间的交流调控毛干的产生[1]。毛囊真皮干细胞存在于真皮中，能够再生真皮鞘（Dermal Sheath：DS），并在每个生长周期内自我更新填充DS和真皮乳头（Dermal Papilla：DP）[2]。成熟毛囊经历生长期、退行期、休止期周期性循环，DP被认为是一个毛囊循环的主调节器。在休止期-生长期过渡，DP刺激隆突部上皮毛囊干细胞（Hair Follicle Stem Cells：HFSCs），当DP的刺激信号克服隆突部微环境的抑制阈值时，HFSCs分裂，从隆突部迁出一群次级毛芽细胞，在退行期躲过程序性凋亡而存活[3-4]。这些次级毛芽细胞迅速增殖形成祖细胞或短暂扩充细胞（Transit-Amplifying Cells：TACs）。TACs可能通过分化成8种不同的上皮细胞系（如毛干、内根鞘）和皮脂腺（Sebaceous Gland：SGs），在生长期过程中为毛囊的生长提供能量[5-6]（图1）。

除了HFSCs外，黑色素干细胞也存在于隆突部。在生长期过程中，它们与HFSCs协同激活，生成成熟的黑色素细胞，这些黑色素细胞产生色素颗粒并将其分布到邻近的分化细胞中，形成色素化的毛发纤维[7]。生长期持续4～6周，在此期间角质形成细胞和黑色素细胞发生凋亡。这种凋亡驱动的退化使DP向上移动，更接近上皮隆突部。直至完全消退后，HF进入休止期，可持续数月。根据毛囊周期性生长过程中形态的变化，毛囊由一个永久性的区域（由漏斗部和峡部组成）和一个较低的可变区域（包括分化的上皮细胞、毛发基质和真皮乳头细胞）组成，永久性区域一般不发生凋亡和再生，可变区域是毛囊周期性变化的主要部位。在毛囊中，各种干细胞群位于隆突部，以促进毛囊形态发生反复进行。

2 毛囊生物工程的细胞源和挑战

基于毛囊细胞和其他细胞的组织工程使毛囊再生成为可能。毛囊是由上皮和间充质相互诱导发育而来，因此毛囊再生需要毛囊来源的上皮和间充质，目前真皮乳头细胞（Dermal Papilla Cells： DPCs）和毛囊干细胞是深入研究的焦点。理想情况下，一种基于细胞的再生药物治疗一般是自体的，但同种异体细胞源和非毛囊细胞源也可以用于毛囊再生治疗。

2.1 毛囊细胞源的诱导潜能和处理策略

DP在毛囊发育和循环中起着重要的作用，研究表明，从大鼠、豚鼠和人类身上分离出来的DPCs移植到无毛皮肤上可以诱发毛囊形成[8-9]。此外，将毛囊的真皮乳头细胞去除后，毛囊呈现静止状态[3]。研究人员将毛囊间充质DP和DS分别与上皮细胞重组后，移植到免疫缺陷小鼠皮肤中实现了毛发再生[10]。而且，在裸鼠中诱导生成人类毛囊也只有在将人类DPCs与上皮成分重组才被证明是有可能的[11]。因此，生物工程重建毛囊就需要解决上皮细胞和间充质细胞来源的问题。

人类DPCs的分离需要将毛囊穿孔分离出DP部分，不可用胰蛋白酶和胶原蛋白酶的酶促消化，酶解不能有效地产生用于流式细胞术分选的单细胞，而且会使DP失去其天然和独特的细胞外基质微环境，这对保留DPCs诱导特性至关重要。在体外扩增时，在缺乏天然环境因素的常规培养条件下就要考虑到这个因素。为了保留或挽救DPCs诱导能力，科学家极力寻找一种体外扩增人DPCs的方法，如果与毛囊上皮重组，这种诱导能力可以恢复。既往研究表明，与角质形成细胞共培养维持了DP的体内特性[12]。Qiao等人将体外聚集的小鼠毛囊细胞（真皮乳头细胞和角质形成细胞）在甲基纤维素覆盖的培养基上培养，形成部分毛发结构再移植到裸鼠体内继续发育成熟，并持续生长至少6个月[13]。据报道不同的信号成员（包括Wnt,BMP和FGF）延长了培养的DPCs的毛发诱导能力[14-18]。此外，JAK-STAT信号通路的药理调节被证明可以提高培养的人DPCs的诱导能力[19]。

HFSCs是通过补充不同的上皮细胞系而促进HF在体内再生的最突出的干细胞群[20-21]。从组织工程的角度来看，获得一定数量的活性上皮对体外重建毛囊胚芽至关重要。现已确定HFSCs、角质形成细胞及其它的前体细胞可作为毛囊组织工程的上皮成分。相对于人类的DPCs来说，人类和小鼠的HFSCs因其特异的分子标志可直接分离出来，但分离出的HFSCs其增殖能力较差，且在培养传代过程中易于分化[22]。迄今为止，已有不同的上皮-间充质组合在体外成功地重建了毛囊。但是，全功能的毛囊体外重建仅用胚胎小鼠的皮肤细胞实现[11，23]。研究报道了通过使用具有更高分化潜能的细胞，即成年HFSCs、新生儿角质形成细胞和胚胎细胞将人和小鼠细胞偶联形成毛囊嵌合体（如人间充质诱导细胞和啮齿动物上皮角化形成细胞）来提高毛囊再生潜能[11，24-26]。结果表明，这样的嵌合体细胞在植入小鼠皮肤时毛囊诱导潜能更大。虽然实验结果很有趣，但是这些研究离人类毛囊再生还有很远的距离，HFSCs对人类HF生物工程的实际贡献还需要进一步验证。

2.2 非毛囊细胞源

虽然分离自体HFSCs和DPCs用于人类HF再生治疗是研究的热点，但当供体头发稀少时，非毛囊细胞群就开始被列入考虑范围内了。由皮肤衍生的祖细胞（skin-derived precursors： SKPs）与DPCs相似，它被认为是一种用于毛囊再生的自体多能细胞源。SKPs在小鼠皮肤上的成毛潜力也得到了广泛的研究[27]。通过在水凝胶中植入含有表皮干细胞和SKPs的球状结构，成功地在裸鼠切除创面中重建了功能性毛囊和皮脂腺[27]。但是，除了从人类真皮中分离出来具有挑战性外，这种细胞的诱导潜能还不清楚。

为了克服供体细胞数量稀少或技术分离的限制，非自体多能干细胞能够克服这个缺点，它具有多向分化能力且取之不尽。到目前为止已有研究尝试使用人的诱导多能干细胞（human-induced pluripotent stem cells：hiPSCs）来再生毛囊[28-30]。hiPSCs分化可用于产生DPCs和HFSCs，或诱导间充质和上皮细胞群，也可以在体外通过3D皮肤器官系统使毛囊生物工程成为可能。在这些系统中，基于iPSCs的器官胚芽被创造出来，移植到裸鼠体内后具有完整功能[29]。然而，由于其安全性，即病毒整合进基因组和肿瘤形成的风险，将诱导多能干细胞用于人类治疗仍存在争议。此外，人类胚胎干细胞（human embryonic stem cells：hESCs）能分化成与DP细胞相似，并在裸鼠皮下移植时诱导毛发生成[30]。

3 脱发治疗

目前，还没有一种公认的细胞源可以作为毛囊再生的种子细胞，毛囊再生还有很长的一段路要走，所以药物、物理治疗依然是脱发治疗的重要手段。脱发疾病有雄激素性脱发、斑秃等，其中雄激素性脱发（Androgenetic Alopecia：AGA)是一种常见的脱发类型，影响50岁以上的50%男性，影响80岁以上的50%女性[31]。下面介绍目前雄激素性脱发的治疗现状。

3.1 米诺地尔

米诺地尔是一种抗高血压血管舒张药，局部用于治疗男性和女性脱发。在DPCs和毛囊生发细胞的生长期早期，米诺地尔使DNA合成速率增加，米诺地尔对毛囊细胞可能有特异的亲和力，诱导毛囊细胞增殖[32]。关于米诺地尔对毛囊细胞增殖的具体机制，经证明通过激活ERK和Akt和增加Bcl-2/Bax比值来阻止细胞死亡，从而促进DPCs的存活。科学家认为米诺地尔通过对DPCs的增殖和抗凋亡作用来延长促生长素，从而促进头发生长[33]。临床上使用5%米诺地尔溶液可以阻止很多男性脱发，但停止使用后，脱发又开始了。

3.2 非那雄胺

在米诺地尔治疗24周后，只有不到40%的男性对药物有反应。相比之下，口服非那雄胺12个月后超过80%的患者具有显著效果[34]，但是停药后，结果通常是可逆的，并且具有勃起功能障碍、性欲低下。虽然这种副作用并不常见，但这种治疗方案不被大多数患者所接受。

3.3 富血小板血浆

越来越多的研究表明富血小板的血浆（Platelet-Rich Plasma：PRP）对脱发治疗有效，然而，其潜在的细胞和分子机制及其对毛囊干细胞的影响尚不清楚。富血小板血浆（PRP）是一种将血小板浓缩在小体积血浆中的自体制剂，因其富含多种自身性生长因子的集合体，包含毛发生长的促进因子。这可能是通过血小板释放生长因子，这些生长因子通过促进新血管形成来刺激新毛囊的发育[35]。Gupta分析PRP治疗AGA的有效性，结果显示头发密度显著增加，表明PRP是雄激素性脱发的一种有效治疗选择，其表现为较高的头发密度[36]。

3.4 光、电磁场、电刺激

低水平激光治疗（LLLT）被广泛应用于创伤愈合、减轻疼痛和炎症的替代医疗。已有研究光疗法通过DPCs对毛发生长的影响，经LED照射培养基会促进DPCs增殖，其潜在机制是通过Wnt/β-catenin信号和ERK通路的激活促进DPCs的增殖[37]。此外，电磁场会刺激DPCs活性，研究表明1763 MHz射频曝光通过诱导DPCs中的胰岛素生长因子-1刺激毛发生长[38]。电刺激被用于各种皮肤治疗，已有临床研究证实电刺激对毛发再生有积极作用。

3.5 其他治疗方法

此外，毛发移植和微针法也是治疗手段之一。头发移植是指从供体区域提取的头发被移植到秃发区域的过程，微针是一种利用各种长度和直径的滚轮和电子笔等设备制造可控制的组织损伤的过程。

4 美容性毛发生长剂的研发

在使用药物治疗、外科干预之外，基础研究也致力于去开发新型的毛发生长剂，能够解决日常中的脱发烦恼，起到辅助治疗和预防作用。毛发生长剂的成分不断被从事制药的企业、生物技术公司和化妆品公司研发，皮肤生物学和药理学也致力去发现更多的活性化合物。

4.1 1%吡啶硫酮锌

研究表明，去屑洗发液或含有抗真菌或抗菌剂的药妆品，可能对头发生长有利。吡啶硫酮锌已知有抗菌特性，可作为有效的去屑治疗[39]。Berger对200名患者随机进行研究，评估1%吡啶硫酮锌洗发水的效用。设置4组：⑴ 1%吡啶硫酮锌洗发水；⑵5%米诺地尔局部用药+普通洗发水；⑶ 普通洗发水；⑷ 1%吡啶硫酮锌洗发水+5%米诺地尔局部用药。在第9周，使用 1%吡啶硫酮锌洗发水的头发相对增加量略少于米诺地尔局部用药的一半，并且在整个26周的治疗期间基本保持不变。使用5%米诺地尔局部溶液和1%吡啶硫酮锌洗发剂中均未见优势。毛发计数结果显示，在26周的治疗期间内，每天使用1%吡啶硫酮锌洗发水可适度且持续地改善头发的生长[40]。

4.2 成纤维细胞生长因子（FGFs）

FGFs是用于治疗皮肤和头发问题的有前途的药物。但是由于它们的大尺寸和亲水性，它们不能渗透到皮肤中阻止了它们作为有效的化妆品成分局部应用。

Yamad等人发现二肽脯氨酰异亮氨酸（Pro-Ile）不仅刺激人角质形成细胞的生长，还适度激活FGFR3c和FGFR4，并在较小程度上激活FGFR1c。Pro-Ile的这种受体特异性与FGF18相似，在5 ng/mL FGF18，Pro-Ile会增强对FGFR3c和FGFR4的活性，在50 ng/mL FGF18下，该活性受到抑制。结果表明，二肽Pro-Ile充当FGFR信号转导的部分激动剂/拮抗剂，它具有与FGF18相似的受体特异性，并且能够穿透模型表皮[41]。这些结果表明Pro-Ile作为局部可调节的化妆品成分，在调节皮肤生理，毛发生长和伤口愈合方面有潜在用途。

4.3 甘露糖基赤藓糖醇脂

甘露糖基赤藓糖醇脂（Mannosylerythritol lipids：MELs）是假单胞菌属的酵母从原料中产生的细胞外糖脂，由于其多功能的界面和生化作用而成为最有前途的生物表面活性剂。

Morita等人为了扩大在化妆品中的应用，使用培养的成纤维细胞和乳头细胞以及三维培养的人类皮肤模型研究了MEL的细胞活化特性。与对照细胞相比，由豆油生产的双乙酰化MEL显著提高了成纤维细胞的活力，超过150%；另一方面，用橄榄油生产的双乙酰化MEL处理未观察到细胞活化。单乙酰化的MEL几乎不增加细胞活力。添加超过1μg/L的MELs，成纤维细胞的活力降低，而培养的人皮肤细胞显示5μg/L的MELs具有高活力。有趣的是，从大豆油中产生的0.001μg/L的双乙酰化MEL可显著激活乳头细胞，与对照细胞相比，细胞活力达到150%。因此，由大豆油制得的双乙酰化MEL应该具有作为刺激毛乳头细胞的新的毛发生长剂的潜力[42]。

5 结语

诱发脱发的因素多种多样，目前尚无根治的治疗方案，组织工程还未实现毛囊再生，单一的疗法的效果不理想。因此在药物治疗、外科干预的基础上，开发出美容性毛发生长剂也尤为重要，不仅能够辅助治疗，也能预防脱发，让人人拥有一头乌黑亮丽的头发。