脱发、白发早生已不再是中老年人的 “专属困扰”，越来越多年轻人为这些问题所困扰。看似只是 “颜值问题” 的现象，其背后隐藏着皮肤衰老的深层信号——头皮毛囊干细胞及其生存微环境的功能衰退。

近日，来自深圳华大细胞、同济大学附属皮肤病医院、中国科学院杭州医学研究所等研究团队在hLife上发表了题为“Single-cell RNA sequencing profiles age-related transcriptional landscapes in human hair follicle cells”的文章（图1），通过单细胞 RNA 测序技术对人类头皮衰老的转录调控机制展开深入探索，旨在解读头皮毛囊衰老的奥秘，为未来研发精准有效的头皮抗衰疗法提供了重要的科学支撑。

图1 论文标题及作者信息

这项研究对11个人类头皮样本（4个青年、6个中年及1个老年）进行单细胞测序并对其中一个样本进行空间转录组测序，共获得57,181个细胞。通过整合生物信息学分析（包括细胞聚类、空间反卷积、拟时序轨迹分析等），深入探讨了头皮毛囊细胞亚群以及年龄相关的转录特征（图2）。

图2 毛囊衰老过程中的细胞变化和基因转录改变

通过对57,181个细胞聚类和注释分析，作者鉴定了17个皮肤及其附属结构（如毛囊、皮脂腺）中主要的细胞类型（表1）。角质形成细胞是组成皮肤表皮和毛囊结构的主要细胞，它们负责合成角蛋白，产生保护屏障，抵御外界损伤和水分流失，并在伤口愈合和皮肤免疫反应中起着重要作用。作者发现有丝分裂细胞在空间转录组芯片上的分布集中于毛囊间表皮层、毛囊隆突部与外根鞘，以及毛基质区。对这类细胞的进一步细分，发现可以分为三个亚群（图3）——毛囊间表皮有丝分裂细胞（IFE Mitotic cells），外毛根鞘有丝分裂细胞（ORS Mitotic cells），毛基质有丝分裂细胞（Matrix Mitotic cells），拟时序分析进一步证明了这些细胞处于细胞分化的过度阶段。

表1 头皮细胞类型

图3 有丝分裂细胞亚群细分及在毛囊中的定位

成纤维细胞是构成真皮层的主要细胞，并在毛发生长周期调控、毛囊再生与损伤修复中发挥着重要作用。对人头皮纤维细胞进行亚群细分后，作者鉴定了真皮乳头（DP, dermal papillar）和真皮鞘(DS, dermal sheath)细胞，并发现这两类细胞的基因表达与小鼠细胞有显著差别（图4）。

图4 成纤维细胞亚群细分及在毛囊中的定位

接下来11个样本按年龄分为中年组（32-42岁，6例）与青年组（20-29岁，4例）进行年龄相关性分析。细胞类型丰度差异分析显示，外根鞘、外根鞘有丝分裂细胞、皮脂腺/外分泌腺细胞和毛囊隆突细胞在中年组中有所减少（图5）。针对衰老、衰老相关分泌表型 (SASP) 和细胞凋亡等已建立的基因集进行基因集富集分析 (GSEA) 来对细胞进行评分，结果显示两组在所有细胞中均存在显著差异（图5）。基因表达差异分析显示，黑色素细胞中DCT基因表达上调，单细胞调控网络推断和聚类(SCENIC) 分析显示AP-1复合体在中年组的毛囊和表皮角质形成细胞中显著被激活（图6），这与其在染色质重塑和衰老相关转录重编程中的已知作用一致。AP-1的下游靶点——例如MYC、SOCS3、DUSP1、NR4A1 和 NFKBIA——形成了一个复杂的调控网络，影响着细胞周期进程、炎症反应和干细胞耗竭。这种协同调控反映了衰老皮肤中一种动态的细胞策略：在维持组织稳态的同时，平衡干细胞激活和应激适应，并抑制过度的增殖和炎症信号。

图5 年龄相关的基因表达差异分析

图6 中年组和青年组中表达差异显著的基因和调控网络

头皮是一个复杂的多细胞生态系统，细胞间的正常通讯是维持毛发生长周期和保障毛囊稳态的重要机制。与青年组相比，细胞间通讯分析揭示中年组的细胞间通讯频率更低且强度衰减，并且真皮乳头细胞、真皮鞘亚群细胞表现出与其它细胞亚群更弱的输出性作用（图7）。BMP和WNT信号通路，以及它们在毛乳头细胞和毛囊细胞之间动态的相互作用，在毛囊干细胞活性与稳态、毛发周期和再生中发挥着关键作用。数据显示年轻组中的BMP信号是活跃的，但在中年组中几乎丧失; WNT信号在两组中都较弱（图7）。此外，非经典的WNT (ncWNT) 信号在中年组中非常微弱，而在青年组中，它在真皮乳头细胞和毛囊细胞（包括ORS、Bu、IRS、MC、OM和MM）之间表现出强烈的活性（图7）。进一步研究BMP、WNT 和ncWNT 信号在毛发周期中的动态相互作用，将有助于理解它们在衰老过程中的作用。

图7 中年组与青年组细胞间通讯差异分析

该研究首次搭建了人头皮衰老的单细胞转录组图谱，填补了人源头皮衰老转录机制研究的空白，为后续相关研究提供了重要的基础数据。虽然目前样本量（尤其是老年样本）还有待扩充，基于这份图谱，将来可进一步探索晚期衰老、性别差异与头皮区域（如头顶、枕部）在衰老中的转录差异，研究脱发疾病（如雄激素性脱发）的发病机制，让头皮衰老研究进入更深入的阶段。更值得期待的是，这项研究为脱发再生疗法的发展奠定了基础。AP-1复合物的过度激活和DCT基因的表达上调、以及细胞间BMP/ncWNT信号紊乱，为抗衰护发产品和毛囊再生疗法的研发提供了可能的新靶点。

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作者简介

赵倩 副研究员

第一作者

机构：中国科学院杭州医学研究所

研究方向：皮肤衰老机理及转化研究

马瑞 研究实习员

第一作者

机构：深圳华大基因细胞科技有限责任公司

研究方向：生物信息与多组学分析，助力生命科学基础与机制研究

黄琨 助理研究员

第一作者

机构：深圳华大基因细胞科技有限责任公司

研究方向：利用多组学技术探究免疫细胞与间充质干细胞，并制定自体过继自然杀伤细胞与间充质干细胞疗法治疗衰老的国际实践指南

王娟 讲师

第一作者

机构：上海大学医学院

研究方向：皮肤再生修复的关键靶点发现与转化研究

徐凤萍 研究员

通讯作者

机构：深圳华大基因细胞科技有限责任公司

研究方向：细胞基因治疗技术开发、护肤品主要功效成分开发

赖永贤 副主任医师

通讯作者

机构：同济大学附属皮肤病医院

研究方向：毛发医学与头皮健康的临床及基础研究

引用格式：Zhao Q, Ma R, Huang K, et al. Single-cell RNA sequencing profiles age-related transcriptional landscapes in human hair follicle cells. hLife 2025;3:626–646. https://doi.org/10.1016/j.hlife.2025.10.003