研究背景及目的毛囊中成熟黑素细胞主要分布在毛球部,与毛发周期的生长期同步合成黑素,使新生毛干着色。毛囊隆突区被认为是上皮干细胞和黑素细胞干细胞(MSC)栖居场所,为周期性毛发生长提供细胞来源。通常毛球部黑素细胞的色素生成与毛发生长期高度关联,但毛发生长和黑素合成同步进行的精确调控机制仍不清楚。毛囊是一个由多种分化状态不同细胞共同组成的动态变化微小器官,人们早期对毛囊生长机制研究多采用建立细胞系或原代培养毛母质细胞再进行混合培养。这种研究方式势必带来诸多人为差异和结果的不确定性。早老性灰发是毛发生长周期中黑素合成减少或障碍所致,为研究毛发生长与黑素生成“解耦联”提供一个有价值的研究模型。表皮基底层一个黑素细胞与邻近约36个角质形成细胞组成表皮黑素单元(EMU),黑素自黑素细胞合成后被转移至毗邻角质形成细胞,其主要目的是对后者紫外线诱导光损伤提供保护。黑素小体是合成和存储黑素的重要场所,黑素小体以单个或聚集形式从黑素细胞转移至邻近角质形成细胞,聚集在细胞核上方,形成帽样结构,随后黑素小体伴随着角质形成细胞的终末分化而降解。通过影响黑素生成、转运和降解途径可改变皮肤和毛发着色状态。本研究内容分为三个部分：1.以早老性灰发为模型,探讨过氧化氢酶表达减低对毛囊黑素细胞及隆突区干细胞的影响；2.以体外纯化黑素小体为模型,比较观察过氧化氢、UVA照射、氢醌对体外分离纯化黑素小体超微结构的直接影响；3.以纯化黑素小体与角质形成细胞共孵育为模型,研究摄入黑素小体的角质形成细胞对UVB光损伤(CPDs生成)的抵抗力。研究方法与结果1.显微分离同一个体头皮灰发毛囊和正常毛囊,并分割为毛球部和毛囊中段(相当于隆突区),使用qRT-PCR技术检测成熟黑素细胞、黑素细胞干细胞、角质形成细胞干细胞特异性基因以及抗氧化酶基因的表达,使用western-blot检测过氧化氢酶蛋白水平表达并检测其酶活性,电子自旋共振法(ESR)检测其分别对羟自由基的清除能力,结果显示灰发毛囊中毛球部成熟黑素细胞和隆突区黑素前体细胞均有一定程度的破坏,灰发毛囊过氧化氢酶蛋白表达和活性水平下降,且对Fenton反应产生羟自由基的清除能力下降。2.通过体外纯化人黑素瘤细胞系MNT1细胞中黑素小体,给予过氧化氢、UVA照射、氢醌和脱氧熊果苷处理,透射电子显微镜观察处理后黑素小体超微结构的变化,结果显示纯化黑素小体经UVA照射后,其超微结构破坏,类似于H202处理后的黑素小体；氢醌能破坏黑素小体超微结构,而脱氧熊果苷则对黑素小体结构无明显影响。3.体外分离纯化完整黑素小体,与人永生化角质形成细胞系HaCaT细胞共孵育后,采用免疫斑点印迹法(Immuno Dot Blot)检测UVB介导DNA光损伤产物CPD水平的改变,结果显示HaCaT细胞经过30mJ/cm2UVB照射后,可明显产生CPDs,当加入纯化黑素小体且被HaCaT细胞吞噬后,UVB诱导产生的CPDs水平下降了44.32%,差异有统计学意义。研究结论1.早老性灰发毛囊球部及隆突区抗氧化酶(尤其是过氧化氢酶)的表达减低,可能导致毛球部功能性黑素细胞及隆突区黑素细胞前体细胞氧化损伤；2.单酚类化合物氢醌及UVA照射均可直接导致纯化黑素小体膜性结构崩解,破坏模式与过氧化氢处理类似,提示二者对黑素小体超微结构的影响可能与产生氧化损伤相关；3.角质形成细胞摄入分离纯化黑素小体后,抵抗UVB诱导光损伤能力明显增强。