豎毛現象在調節再生毛囊和毛髮的幹細胞中發揮重要作用。
豎毛現象即所謂的豎毛反射（PMR） 或毛髮豎立。 該反射在動物中具有生存價值：直立的毛髮使動物顯得比實際更大更恐怖; 另一功能是提供額外的熱絕緣，因為直立的毛髮能更好地保存熱量。 然而人類似乎難以從此反應中獲益——為何該特徵在進化過程中得以保留？
哈佛大學研究人員在新研究中發現原因：與豎毛反射相關的細胞類型，對調節再生毛囊和毛髮的幹細胞至關重要。
毛髮通過皮膚中肌肉收縮被抬起，該肌肉連接交感神經元與毛囊幹細胞
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。 交感神經元遇冷時會短期收縮肌肉引發豎毛現象，長期則刺激幹細胞激活並促進新發生長。
小鼠實驗成果已發表於《細胞》期刊。 科學家藉此拓展了對細胞間相互作用的理解，發現了幹細胞活性與外界環境變化的關聯。
“我們始終關注外部刺激如何調控幹細胞行為。 皮膚是極具研究價值的系統：它擁有多種幹細胞，周圍環繞不同細胞類型，且處於人體與外界的交介面。 因此其幹細胞可能回應多重刺激——來自微環境、全身乃至外界環境“，主導研究的哈佛大學副教授Ya-Chieh Hsu表示（本研究與臺灣大學林頌然教授合作完成）。
“本研究發現的雙組分微環境不僅能穩態調節幹細胞，還能根據外界溫度變化調控幹細胞行為”。
毛髮再生機制
多數器官由神經、上皮和間充質三種組織構成。 在皮膚中，這三類組織呈特殊排列：控制人體穩態及應對外界刺激的交感神經，連接間充質中的微小平滑肌。
該平滑肌繼而連接毛囊幹細胞——這類上皮幹細胞對毛囊再生及傷口癒合至關重要。
交感神經與肌肉的關聯廣為人知，因其構成豎毛反射的細胞基礎：寒冷刺激使交感神經元發送信號，肌肉收縮導致毛髮豎立。
然而通過電子顯微鏡高解析度觀察，研究人員發現交感神經元不僅關聯肌肉，還與毛囊幹細胞形成直接連接。 事實上，神經纖維如絲帶般纏繞著幹細胞。
“我們能在超微結構層面觀察神經與幹細胞的互動。 神經元通常通過突觸調控可興奮細胞（如其他神經元或肌肉），但令人驚訝的是，它們竟與上皮幹細胞形成類似突觸的結構——這並非神經元的典型作用物件“，Hsu解釋道。
研究人員證實神經元確實靶向作用於幹細胞。 交感神經系統通常維持低水準活動以保障人體穩態，科學家發現該活動對保持幹細胞處於再生準備狀態必不可少。
當持續暴露於寒冷環境，神經元被高度啟動並釋放更多神經遞質，促使幹細胞快速啟動、再生毛囊並生成新發。
科學家還確認了維持神經與毛囊幹細胞連接的機制。 當移除連接毛囊的肌肉后，交感神經退縮且神經連接消失，證明肌肉是交感神經連接毛囊的必要結構基礎。
發育早期的系統形成
除研究成熟毛囊外，研究人員還觀察了系統從初始階段的發育過程——特別是肌肉和神經如何抵達毛囊。
“我們發現信號源自發育中的毛囊自身。 它分泌一種調控平滑肌形成的蛋白質，進而吸引交感神經。 成年後該互動發生逆轉：神經與肌肉共同調控毛囊幹細胞以再生新毛囊。 這形成了完整閉環——發育中的毛囊自主構建其微環境“，Hsu實驗室博士後Yulia Shwartz表示。
對外界環境的回應
通過實驗，研究人員發現調控毛囊幹
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細胞的雙組分系統：神經元作為信號元件通過神經遞質激活幹細胞，肌肉作為結構元件使神經纖維直接連接毛囊幹細胞。
“毛囊幹細胞可通過多種方式調控，是研究組織再生的理想模型”，Shwartz指出，“該特定反應有助於將組織再生與外界環境變化（如溫度）相關聯。 這是雙重響應機制：豎毛現象短期內快速提供保溫; 當寒冷持續，便成為幹細胞啟動再生新毛髮的精妙機制。 “
未來，研究團隊將繼續探索外界環境對皮膚幹細胞的影響，包括穩態維持及傷口癒合等再生場景。
“我們生活在持續變化的環境中。 皮膚始終接觸外界，使我們得以研究人體幹細胞如何整合組織生產以適應動態需求——這對生物體在變動世界中繁衍至關重要“，Hsu總結道。
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