揭示機械拉伸引起的皮膚擴張的機制

幾十年來，皮膚通過機械拉伸擴張的能力一直被用于整形和重建手術(shù)，以產(chǎn)生多余的皮膚，可用于修復(fù)先天缺陷、受損組織和乳房切除術(shù)后的乳房重建。皮膚響應(yīng)機械拉伸的細(xì)胞和分子機制仍然未知。

由 Pr. 領(lǐng)導(dǎo)的研究人員。Cédric Blanpain-WELBIO 研究員，布魯塞爾自由大學(xué)醫(yī)學(xué)院干細(xì)胞和癌癥實驗室主任，與 Pr. 合作。劍橋大學(xué)的 Benjamin D. Simons 證明，拉伸通過表皮干細(xì)胞的自我更新誘導(dǎo)皮膚擴張，并揭示了在單細(xì)胞分辨率下負(fù)責(zé)拉伸誘導(dǎo)干細(xì)胞激活和更新的信號通路。

皮膚表皮是保護動物免受感染和水分流失的重要屏障。當(dāng)皮膚暴露于機械應(yīng)力時，它必須通過調(diào)整其尺寸來抵抗機械應(yīng)力，同時保持其屏障功能。整形外科醫(yī)生利用這些特性來生成額外的皮膚以進行重建手術(shù)。為此，外科醫(yī)生使用可充氣的“皮膚擴張器”，將其插入皮膚下方并充氣，從而導(dǎo)致覆蓋的皮膚擴張。盡管這項技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)學(xué)上使用了幾十年，但人們對皮膚擴張器的機械力導(dǎo)致皮膚干細(xì)胞激活和產(chǎn)生多余皮膚的機制知之甚少。

在《自然》雜志上發(fā)表的這項新研究中，Mariaceleste Aragona 及其同事在單細(xì)胞分辨率下定義了克隆動力學(xué)和導(dǎo)致干細(xì)胞激活和皮膚擴張的分子機制。

他們使用最先進的基因小鼠模型來研究表皮干細(xì)胞對機械拉伸的反應(yīng)。具體來說，他們進行了遺傳譜系追蹤，使他們能夠標(biāo)記位于皮膚細(xì)胞層次結(jié)構(gòu)頂部的干細(xì)胞，并隨著時間的推移跟蹤干細(xì)胞后代的命運。他們與 Pr Thierry Voet(KULeuven)合作將這些分析與單細(xì)胞測序相結(jié)合，分析每個細(xì)胞的分子身份，提供伴隨皮膚擴張的不同細(xì)胞狀態(tài)的深度分辨率。

有趣的是，他們發(fā)現(xiàn)只有特定的干細(xì)胞會響應(yīng)機械拉伸而改變其行為和細(xì)胞命運。該研究的第一作者 Mariaceleste Aragona 說：“特別令人興奮的是，觀察到并非所有細(xì)胞對機械擾動的反應(yīng)都相同，并且首次確定了表征這些特定拉伸皮膚干細(xì)胞的分子特征。”

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