激素性脱发（AGA）又称为男性型秃发，是男性脱发的主要原因，影响全球一半以上的成年人口。该疾病主要由二氢睾酮（DHT）与雄激素受体（AR）结合引起，但AR影响毛囊的机制仍不清楚。事实上，在头发生长过程中，真皮细胞（DPC）和真皮鞘细胞（DSC）的增殖也起到了关键作用。

对此，南方医科大学研究团队在International journal of biological sciences（9.2分）杂志发表了相关研究，表明miR-221能作为AR的直接靶点，在AGA的发病机制中起着至关重要的作用，使其成为治疗AGA的新型生物标志物和潜在治疗靶点。

一、研究内容与思路

1、miR-221抑制真皮细胞（DPC）和真皮鞘细胞（DSC）的增殖

作者之前采用转录组分析发现在秃顶毛囊中表达升高的miRNA，包括miR-221、miR-125b、miR-106a和miR-410，此外，miR-221在秃顶头发隆起和毛球中也显著表达。对此，作者探索了以上miRNA对DPC和DSC增殖的影响，发现仅有miR-221对DPC和DSC增殖存在显著抑制作用。

作者检测了miR-221在正常受试者的额毛囊（Normal-F）和激素性脱发（AGA）受试者的枕毛囊（AGA-O）、额毛囊（AGA-F）的表达和定位，发现AGA-O组miR-221的表达显著上调，特别是在毛囊内的真皮和真皮鞘室中。进一步探索了miR-221对DPC和DSC的影响，发现过表达miR-221显著抑制了DPC和DSC的生长和增殖，表明了miR-221在毛发生长中发挥的重要作用。

研究思路：首先，采用转录组分析以及体外实验验证锁定了miR-221，通过检测受试者毛发miR-221表达情况来进一步明确miR-221在AGA中的重要性，尤其是发际线那一块的生长。最后评估过表达或抑制miR-221对DPC和DSC的增殖和生长影响，最终下定义：miR-221对于毛发生长存在重要作用。

2、miR-221抑制头发生长并诱导头发从生长期转变为退行期

作者在AGA毛囊器官中过表达或抑制miR-221后，发现过表达miR-221抑制头发生长并诱导头发从生长期转变为退行，而抑制miR-221可促进毛发生长并延长生长期。进一步检测细胞增殖标志物Ki67、细胞凋亡标志物caspase-3和TUNEL发现，过表达miR-221的AGA毛囊器官中Ki67阳性细胞显著减少，TUNEL和caspase-3阳性细胞增加。反之，抑制miR-221得到相反的结果。

之后，作者将过表达或沉默miR-221载体注射到C57小鼠的剃光背皮中，发现注射过表达miR-221抑制了毛发再生和促进生长期转变为退行期、毛囊直径明显变小，Ki67阳性细胞显著减少，TUNEL和caspase-3阳性细胞增加。反之，沉默miR-221则可以促进毛发生长，促进毛囊增大以及抑制细胞凋亡。

这些结果表明，miR-221抑制毛发生长并促进头发从生长期转变为退行期。

研究思路：明确miR-221在AGA中异常表达后，作者通过体外实验和体内实验验证过表达或沉默miR-221对于毛发增殖的效果，表明miR-221抑制毛发生长并促进头发从生长期转变为退行期。

3、DHT通过靶向miR-221抑制DPC/DSC增殖和毛发生长

雄激素受体（AR）可以被二氢睾酮（DHT）结合和激活从而促进AGA疾病。对此，作者发现AR在DPC和DSC中表达，且在发际线部位表达更明显。对此，作者用不同DHT浓度处理DPC和DSC后检测miR-221表达水平，结果发现DHT浓度与miR-221表达呈正相关。此外，作者还抑制了DPC和DSC细胞中的AR表达，发现miR-221表达降低，表明AR是miR-221的上游调节因子。

进一步，作者采用PROMO和JASPAR数据库和染色质免疫沉淀实验发现AR可以与miR-221的启动子区域结合。此外，经过DHT处理的DPC和DSC中AR与miR-221富集更显著，表明DHT增强了AR与miR-221启动子区域的结合。作者检测了DHT是否通过靶向miR-221来调节细胞增殖和毛发生长，发现DHT抑制DPC和DSC增殖、抑制毛发生长，降低Ki67和IGF-1的表达，并增加了caspase-3表达，而抑制miR-221表达后有效的挽救了这种抑制。

总的来说，这些数据表明，DHT可以通过靶向miR-221调节头发生长和DPC/DSC增殖。

研究思路：既然miR-221是在AGA患者的额发毛囊上高表达，而AR是AGA发病机制主要转录因子，且AR需与DHT结合，那AR、DHT与miR-221之间存在什么联系。

4、miR-221通过靶向IGF-1抑制DPC/DSC增殖和毛发生长

作者采用TargetScan数据库来筛选miR-221靶基因，共获得与毛发生长相关的12个候选基因，其中胰岛素样生长因子1（IGF-1）关联最大。之前研究表明，IGF-1在调节毛发周期中起着关键作用，对此，作者发现IGF-1蛋白表达在miR-221过表达细胞中表达减少，在miR-221抑制细胞中表达增加。

进一步探索了IGF-1在DPC和DSC增殖和毛发生长中的作用，发现IGF-1能够恢复miR-221诱导的细胞增殖抑制以及毛发生长抑制，且还可以促进Ki67表达，抑制caspase-3表达。

综上所述，IGF-1在miR-221对DPC和DSC增殖和毛发生长的抑制作用中起重要作用。

研究思路:接着分析了miR-221的靶基因，在12个候选基因中，他们选择了IGF-1，因为IGF-1受到miR-221表达的影响最大且在毛发生长中也发挥重要作用。通过共定位等实验表明miR-221通过调控IGF-1影响毛发生长及DPC/DSC增殖。

5、miR-221是MAPK通路和PI3K/Akt通路的上游调节因子

对miR-221过表达DPC和DSC转录组进行聚集分析发现DPC的MAPK与DSC的PI3K/Akt信号通路，随后采用实验验证发现miR-221的过表达导致DPC中p-MEK和p-ERK水平表达减少，而敲除miR-221导致其表达增加。同样，miR-221的过表达导致DSC中p-PI3K和p-Akt的表达减少，而敲除miR-221导致其表达增加。此外，采用MAPK抑制剂及PI3K/Akt抑制剂可以有效中和沉默miR-221对DPC和DSC增殖及生长的促进作用。

研究思路：明确了miR-221对毛发生长及DPC和DSC的作用后，作者探索了miR-221是如何发挥作用的。采用聚类分析发现了MAPK及PI3K/Akt通路并进行验证。

6、miR-221通过靶向IGF-1调节MAPK通路和PI3K/AKT通路

IGF-1作为miR-221的下游，那是否与MAPK跟PI3K/Akt通路相关，对此，作者采用实验发现IGF-1能够逆转miR-221对p-MEK、p-ERK、p-PI3K、p-Akt的抑制作用。IGF-1促进DPC和DSC增殖及生长，而MAPK和PI3K/AKT通路的抑制剂则会消除这一作用效果，表明miR-221作用于IGF-1，而IGF-1通过激活MAPK通路和PI3K/AKT通路来促进DPC和DSC增殖及生长。

最后，作者收集了12个AGA-O毛囊样本、12个AGA-F毛囊样本和7个Normal-F毛囊样本检测了AR、miR-221和IGF-1的mRNA表达水平，进一步验证了上述所得结果，表明AR/miR-221/IGF-1轴调节DPC/DSC的增殖和生长。

研究思路：之前表明IGF-1位于miR-221下游，而miR-221作用通路为MAPK和PI3K/Akt，那么IGF-1与这两条通路的关系是什么？最后，作者还收集了受试者样本来验证体内体外实验所得结论是否适用于人体。

二、小结

这篇9.2分的文章中，作者首先采用转录组测序发现了主要与头发生长相关的miRNA，之后一一验证，最终筛选得到miR-221。接着，采用体内体外实验明确miR-221与头发生长及DPC和DSC增殖的关系后，进一步采用转录组及实验去挖掘其上游及下游以及下游信号通路，将整条链完全挖掘，其研究思路可供参考。

参考文献：

[1] Li, Kaitao et al. “The AR/miR-221/IGF-1 pathway mediates the pathogenesis of androgenetic alopecia.” International journal of biological sciences vol. 19,11 3307-3323. 26 Jun. 2023, doi:10.7150/ijbs.80481