一项新研究表明，人类毛发的生长方式是科学家始料未及的。研究人员发现，毛发是由毛囊内部的协同细胞运动向上牵引，而非仅仅由根部的分裂细胞向外推挤。先进的3D成像技术揭示了一种隐藏的细胞“马达”，有助于驱动生长。
这一发现挑战了关于头发生长方式的长期观点，可能促使研究人员重新审视从脱发治疗到再生医学的方方面面。
这些发现来自欧莱雅研发与创新部门和伦敦玛丽女王大学的研究人员，并发表在《自然-通讯》期刊上。
毛囊内部
毛囊是嵌入皮肤内的复杂结构，负责产生并支撑每一根头发。毛囊底部是毛球，细胞在此快速分裂以产生新头发。科学家们传统上认为，这些新形成的细胞就像传送带一样，将较老的细胞向上推，从而使头发从头皮长出。
为了探究这一解释是否还原了全貌，研究人员使用先进的三维活体成像技术，观察了在实验室培养环境中维持生长的活体人类毛囊。与仅能捕捉静态图像的传统显微镜不同，这种方法使科学家能够实时观察单个细胞的移动和相互作用。
团队重点关注外根鞘，这是包围生长中毛干的一层组织。令人惊讶的是，他们观察到该层内的细胞以协调的螺旋模式向下移动。更引人注目的是，这种移动发生在负责将头发向上拉的力量的起源区域。
隐藏的细胞马达
伦敦玛丽女王大学口腔与皮肤生物学高级讲师、该研究的主要作者之一Inês Sequeira博士表示：
“我们的结果揭示了毛囊内部迷人的协同运动。几十年来，人们一直假设头发是被毛球中分裂的细胞推出来的。我们发现恰恰相反，它实际上是被周围组织向上拉动的，这些组织的作用几乎就像一个微型马达。”
这一发现表明，头发生长不仅依赖于产生新细胞，还依赖于毛囊内部细胞协调运动产生的机械力。
令人惊讶的结果挑战传统思维
为了验证他们的理论，研究人员进行了一系列实验，旨在将细胞分裂的影响与细胞运动的影响区分开来。
首先，他们阻断了毛囊内部的细胞分裂。如果传统解释完全正确，头发生长应该大幅减缓或完全停止。然而，毛囊继续以几乎相同的速度产生头发。
团队随后将注意力转向肌动蛋白，这是一种存在于全身细胞中的蛋白质。肌动蛋白在允许细胞移动、改变形状和产生力量方面起着关键作用。
当研究人员干扰肌动蛋白活性时，结果非常显著。头发生长率下降了80%以上，表明细胞运动和力量产生是生长过程的重要组成部分。
计算机模拟强化了这些发现。模型显示，毛囊外层细胞的协调运动产生了足够强的拉力，足以解释观察到的毛干运动。
实时捕捉头发生长
该研究的第一作者、来自欧莱雅高级研究团队的Nicolas Tissot博士强调了这种新成像方法的重要性：
“我们使用一种新颖的成像方法，允许实时进行三维延时显微镜观察。虽然静态图像仅提供孤立的快照，但三维延时显微镜对于真正揭示毛囊内复杂、动态的生物过程是不可或缺的，它揭示了关键的细胞动力学、迁移模式和细胞分裂速率，这些是无法从离散观察中推断出来的。这种方法使得模拟局部产生的力量成为可能。”
通过随时间追踪活细胞，研究人员能够观察到使用传统方法仍将隐藏的生物过程。
脱发研究的新可能性
该研究的发现可能对理解脱发和开发新疗法具有重要意义。
该研究的另一位主要作者、来自欧莱雅高级研究团队的Thomas Bornschlögl博士解释道：
“这揭示了头发生长不仅仅是由细胞分裂驱动的——相反，外根鞘主动将头发向上拉。这种对毛囊力学的新观点为研究毛发疾病、测试药物以及推进组织工程和再生医学开辟了新机遇。”
科学家们越来越认识到，生物组织的塑造不仅通过基因和化学信号，还通过物理力量。了解这些力量如何影响头发生长，可以帮助研究人员设计未来的治疗方法，同时针对毛囊的生化环境及其力学行为。
尽管实验是在实验室培养环境中生长的人类毛囊上进行的，而不是直接在人体上进行，但这些发现为毛囊的功能提供了宝贵的新见解。
研究人员还认为，他们的成像技术可能成为评估潜在脱发疗法的有力工具，使科学家能够实时观察活体毛囊对不同药物和治疗的反应。
生物物理学在日常生物学中的新角色
除了头发研究，这项研究还突显了生物物理学日益增长的重要性，这是一个探索物理力量如何影响生命系统的领域。
结果表明，微观机械力在塑造全身器官和组织方面可能发挥重要作用。就头发生长而言，曾经看似简单的过程实际上可能依赖于在幕后工作的高度协调的细胞机器。
如果得到未来研究的证实，这一新发现的机制可能会改变科学家对日常生活中最熟悉的生物过程之一的理解。