科学家们知道，受伤有时会诱导再生，有时则不会。科学家们在寻找能够促进再生的因素。通常通过分析单个器官的再生行为来研究再生过程。然而，这可能不足以了解整个情况。在一些器官中，如毛发、肠绒毛等，有多个器官单位。一个器官单位的再生状态如何影响其他器官单位?一个单位的再生反应能刺激其他单位吗?

对拔毛的再生反应的高倍视图包括拔毛区域(红色虚线圈)内所有毛囊(200个拔毛和600个未拔毛)的再生，以及拔毛区域边界外由于发波传播(蓝色虚线圈)的未拔毛毛囊的再生(总共400个)。

通过以适当的排列方式拔头发，多达5倍的邻近未拔的静止头发被激活再生。然而，如果拔毛的数量低于一个阈值，包括拔毛在内的毛发都不会再生。这种类型的再生是一个依赖于阈值的全有或全无过程，它提供了一个群体感应的器官水平的例子。群体感应是一种自我驱动的决策过程，当在响应人群中满足某些标准时。每个单独的元素估计与其交互的其他组件的数量。然后，当达到阈值时就会发生响应。群体感应已被用来描述细菌细胞间的通信，影响基因调控以响应种群密度波动。酵母中的合成电路已被用于实现包括群体感应在内的多种社会行为。群体感应也被成功地用于解释蚂蚁和蜜蜂等群居昆虫的集体决策行为。

实际上，在群体感应中，卵泡群体是如何“投出并计算它的选票”的?基本的体系结构设计如下。首先，对某些(但不是全部)个别因素有刺激作用。其次，受激元件发出信号。第三，每个元件测量来自周围环境的信号。最后，以全有或全无的方式在人群中做出当地的决定。群体感应最简单的模型是基于信号物质通过扩散传播的想法，因为这种物质的稳态浓度自然地反映产生它的源的空间密度。但是，由于皮肤环境比较复杂，从数学模型的实验结果估计，群体信号的作用范围在1 mm左右;比预期的扩散分子线索要大。

毛囊群体中毛干细胞激活过程中群体感应行为的分子基础

这表明，观察到的响应需要一个中间的移动细胞载体。分子和遗传分析发现，这种器官水平的群体感应是通过两步免疫反应级联实现的。首先，受损的毛囊会释放CCL2，招募分泌TNF-a的巨噬细胞，这些巨噬细胞积聚并向被拔毛和未拔毛的毛囊发出信号。然后TNF-a通过NF-kB通路作用，最终通过激活Wnt信号通路刺激毛发再生。

这项工作表明，群体感应细胞回路可以整合来自多个器官的现有细胞损伤、免疫反应和再生相关分子途径，以量化痛苦。然后，干细胞群决定是否忽略刺激，认为可以忽略不计，或者在达到阈值时以全面的合作再生反应对其作出反应。因此，我们在一组器官单位的再生过程中展示了一种新的集体决策过程。我们认为群体感应行为原理很可能存在于皮肤以外的组织和器官的再生中。利用这些策略为调节再生开辟了新的可能性，如脱发治疗或其他涉及组织稳态的疾病。

Chih-Chiang陈¹，程明Chuong^2
1国立阳明大学皮肤科，台北荣民总医院;
台湾台北(中华民国)
²美国洛杉矶南加州大学病理学系

出版

器官水平的群体感应指导毛干细胞群体的再生。
Chen CC, Wang L, Plikus MV, Jiang TX, Murray PJ, Ramos R, Guerrero-Juarez CF, Hughes MW, Lee OK, Shi S, Widelitz RB, Lander AD, Chuong CM
2015年4月9日

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