醫(yī)學(xué)工程學(xué)研究所林頌然教授與生命科學(xué)系陳示國副教授研究團隊關(guān)於光線調(diào)控毛囊?guī)旨毎芯砍晒d於PNAS

醫(yī)學(xué)工程學(xué)研究所林頌然教授與生命科學(xué)系陳示國副教授的研究團隊日前共同發(fā)表論文，探討外來突發(fā)性強光透過視網(wǎng)膜上的自主感光視神經(jīng)細胞(intrinsically photosensitive retinal ganglion cell, ipRGC)傳遞至視交叉上核(SCN)進而刺激交感神經(jīng)後活化毛囊?guī)旨毎?。體內(nèi)幹細胞受到局部微環(huán)境以及全身性環(huán)境的調(diào)控，進而保持靜止或被活化。體外的巨環(huán)境(meganiche)如何與體內(nèi)的幹細胞對話，目前的了解較少。此成果將提供外來光線調(diào)控體內(nèi)生理現(xiàn)象及幹細胞活性之相關(guān)研究的新方向。該論文於2018年6月29 日刊登於美國國家科學(xué)院期刊 (Proceedings of the National Academy of Sciences)。

林教授目前同時擔(dān)任臺大醫(yī)院皮膚部主治醫(yī)師及本校發(fā)育生物學(xué)與再生研究中心副主任，實驗室長期以毛囊?guī)旨毎懊以偕鳛檠芯恐黝}。毛囊具有週期性生長的特性，透過適當(dāng)刺激以活化休止期(telogen)毛囊?guī)旨毎?，是毛髮再生的關(guān)鍵。林教授主要的研究著重在體外環(huán)境如何影響幹細胞以及透過調(diào)控微環(huán)境因子以促進毛囊新生。

陳教授實驗室主要研究關(guān)於環(huán)境光線是如何經(jīng)由視網(wǎng)膜內(nèi)表達視黑蛋白(melanopsin)的內(nèi)生感光視神經(jīng)細胞，進一步調(diào)控動物生理功能，例如調(diào)控生理時鐘，能量代謝以及認知行為功能。因為視黑蛋白對於藍光最敏感，因此規(guī)律的日夜光線週期，尤其是藍光，可以藉由內(nèi)生感光視神經(jīng)細胞，來影響動物的睡眠，體重代謝，情緒以及學(xué)習(xí)能力。

對許多動物而言，毛髮是保護皮膚的第一道防線，週期性的毛髮再生可以更新受損脫落的毛髮。當(dāng)季節(jié)變換的慢性的日照時間改變時，會影響動物的毛髮生長。因此，沒有接觸到光線的毛囊?guī)旨毎?，可以透過某種機轉(zhuǎn)感受外在巨環(huán)境(meganiche)的變化。但是兩個互相隔開又不接觸的細胞與環(huán)境，到底是如何對話的呢? 這是此研究所探討的問題。

本研究發(fā)現(xiàn)讓小鼠每天暴露在強光(特別是藍光)數(shù)分鐘，可以活化毛囊?guī)旨毎偕麦尅＿@是“視而不見”的生理感應(yīng)， 並非經(jīng)由錐狀與桿狀細胞這兩種與視覺成像相關(guān)的感光細胞所調(diào)控，而是利用視網(wǎng)膜內(nèi)的內(nèi)生感光視神經(jīng)細胞作為受體，向視交叉上核發(fā)出訊號，隨後活化全身交感神經(jīng)，致使皮膚中的去甲腎上腺素(norepinephrine)釋放增加，促進活化hedgehog signaling pathway，最後活化毛囊?guī)旨毎?。此反?yīng)並不影響原有的日夜生理週期。

此研究也揭示了視網(wǎng)膜內(nèi)的內(nèi)生感光視神經(jīng)細胞調(diào)節(jié)自主神經(jīng)系統(tǒng)的新功能，以及提出眼睛與控制生理時鐘的腦區(qū)有多重神經(jīng)迴路，來控制許多不同的生理功能的可能性。例如小鼠受到強烈藍光刺激會心跳加速，流汗，腎上腺交感神經(jīng)活性大增等。小鼠是夜行性動物，生性避光，受到壓迫時才會暴露在強光下，例如逃離棲地或躲避其他動物追擊。此神經(jīng)迴路，推想是用來協(xié)調(diào)急難時的全身性反應(yīng)。因為受迫時難免會有毛髮脫損，迅速再生新髮可提供保護。

本研究藉由結(jié)合不同領(lǐng)域之專業(yè)及實驗方法，解答此生理機制。本研究第一作者為臺大醫(yī)工所畢業(yè)的范邁儀博士，目前擔(dān)任臺大醫(yī)院醫(yī)研部的博士後研究員，第二作者為生命科學(xué)系畢業(yè)的張宜婷碩士，目前於美國約翰霍普金斯大學(xué)攻讀博士。臺大醫(yī)工所參與的研究人員還包括陳志龍博士，王維宏博士，黃文彥博士及黃海恩碩士。醫(yī)學(xué)院藥理所陳文彬副教授及臺大醫(yī)院神經(jīng)科潘明楷助理教授，加州大學(xué)爾灣分校Maksim Plikus教授，及北京生命科學(xué)研究所陳婷研究員也參與此合作研究，為共同作者。研究團隊也感謝臺大醫(yī)院眼科陳達慶醫(yī)師，醫(yī)學(xué)院解剖暨細胞生物學(xué)科謝松蒼教授以及臺大醫(yī)院皮膚科吳君泰醫(yī)師在實驗過程的協(xié)助及建議。

本研究由臺大醫(yī)院支持的臺大醫(yī)院與各學(xué)院合作研究計畫，科技部計畫以及臺灣生技醫(yī)藥發(fā)展基金會(TBF)的支持下完成。詳細研究成果請參閱發(fā)表之全文“External light activates hair follicle stem cells through eyes via an ipRGC-SCN-sympathetic neural pathway”; 參考網(wǎng)站： http://www.pnas.org/content/early/2018/06/28/1719548115。