跳至主要內容
本章目錄

Fitzpatrick 9e · Part 2 Structure And Function Of Skin

Ch.7 Biology of Hair Follicles 毛囊生物學

原書 p.89–105 · 考題共 3 題(已有詳解 3 題) · 最後更新:

102 年 1 題、107 年 1 題、115 年 1 題

題目取自臺灣皮膚科醫學會專科醫師甄審筆試試題,答案為學會公告的標準答案;重點與詳解依據 Fitzpatrick's Dermatology, 9th Edition 與 McKee's Pathology of the Skin, 5th Edition 整理
本章目錄

重點整理

螢光=考過(後附題號)紅框=易錯陷阱粗體數字=門檻值

1. Function of Hair & Overview(毛髮功能與概論)

  • 毛髮只見於 mammals;演化上的主要角色是 insulation 與 protection,但在現代人類,毛髮的主要目的是影響 social interactions。p.89
  • Alopecia 與不想要部位的多毛(hirsutism、hypertrichosis)可造成明顯的心理與情緒困擾。p.89
  • 每個毛囊週期性再生時,會重演(recapitulate)其初始發育;許多在毛囊發育中重要的 growth factors 與 receptors 也調控 hair follicle cycling。p.89
  • 毛囊含有 keratinocyte stem cells 與 melanocyte stem cells、神經與血管;bulge 具有讓毛囊在週期中持續再生的 stem cells。p.89
  • 許多毛囊的大小一生中會劇烈改變:lanugo → vellus;男性鬍鬚區 vellus 後來變大成 terminal;有遺傳傾向者頭皮 terminal follicles 會 miniaturize。p.90

2. Embryology & Morphogenesis(胚胎發育與形態發生)

Timeline(時間點)

  • 毛囊發育在形態上分為 8 個連續 stages,每個 stage 有特有的 growth factors、receptors、adhesion molecules 等表現模式(Fig. 7-1)。p.89
  • 毛囊形成先從頭部開始,再往下到身體其他部位。p.89
  • 最早長出的是 lanugo hairs(無色素、柔軟、細);通常在妊娠第 32–36 週(32nd and 36th weeks)脫落,但約 one third 的新生兒出生後仍保留 lanugo 最多數週(up to several weeks)。p.89
  • Epithelial placodes(stage 1)約在妊娠 10 週左右首次出現,之後擴大成 primary hair germ,其子代最終形成毛囊全部的上皮部分。p.90
  • McKee:placode 與 mesenchymal condensation 約在妊娠第 10th week;沒有 mesenchymal 的影響毛囊不會發育;出生後不再形成新的毛囊;除 palms、soles、mucous membranes 外全身都有毛囊。McKee p.1056

Patterning genes(模式基因)

  • Dpp/BMP、engrailed、Hox、hedgehog/patched、notch、wingless/wnt/catenin、branchless(Fgf)等都最早在 Drosophila 發現,對毛囊與脊椎動物發育都很關鍵。p.89
  • Homeobox genes 可能負責毛囊在體表非隨機、對稱的分布;缺少 engrailed 的小鼠會在 footpads 長出毛囊。p.89
  • 狗的研究:FGF-5、Keratin 71、R-spondin 2 分別影響 length、curl、distribution。p.89
  • 人類亞洲人較粗的頭髮(thicker hair)與 Edar 活性增加相關;造成較高 EDAR 活性的 EDAR 基因變異與較粗的頭髮相關(associated)。p.89p.91

Placode/hair germ(stage 1)

  • Placode 由 basal epidermal cells 向心遷移與緊密聚集形成;細胞表現 P-cadherin、垂直排列,失去 desmosomes、hemidesmosomes 與 E-cadherin,與鄰近細胞黏附下降。p.90
  • Placode 下方的 dermal cells 形成 condensation,日後發育成 dermal papilla;dermal condensate 表現 versican、p75 kD neurotrophin receptor、Tbx18、Sox2。p.90–91
  • 上皮–間質訊號包括 Wnt、Eda、Fgf、Bmp 等路徑。p.90
Pathway(路徑)作用與重點
WNT/β-catenin最早期正向調控毛囊起始的路徑之一;活化 β-catenin 似乎是建立 epithelial competence 所必需。成鼠表皮 basal cells 人工活化 β-catenin 可 de novo 長出毛囊;但持續活化會造成 pilomatricomas 與 trichofolliculomas。缺少 dermal β-catenin 會使毛囊發育停止。p.91
EDA/EDAREDA 屬 TNF 相關分子,促進早期毛囊發育。EDA 突變 → X-linked anhidrotic ectodermal dysplasia(毛囊數減少、牙齒與汗腺缺陷);EDAR 突變見於 autosomal recessive 與 dominant hypohidrotic ectodermal dysplasias,表現型與 EDA 突變相同。p.91
BMP抑制毛囊形成;其拮抗劑 Noggin 促進 placode fate(至少部分經由正向調控 Lef-1);缺 Noggin 小鼠毛囊較少且發育延遲。p.91
Notch似乎參與決定毛囊排列模式;ligand delta-1 局部錯誤表現時促進該處 placode、抑制周圍 placode。p.91
Sonic hedgehog(SHH)缺 Shh 小鼠毛囊極度發育不良、dermal papilla 發育差;受體 PTC1(Patched1)表現於 germ cells 與 dermal papilla;Patched 是 basal cell nevus syndrome 缺陷的基因。p.91

p.91;分子表現總覽見 Fig. 7-1,p.90。

Bulbous peg/hair bud(stage 2)與成熟毛囊

  • Hair germ 延長成上皮細胞索;peg 側邊的間質細胞形成 connective tissue sheath,尖端的形成 dermal papilla。p.91
  • Peg 最深處形成包住 dermal papilla 的 bulb,成為 matrix,產生 hair shaft 與 inner root sheath。p.92
  • Outer root sheath 形成兩個 bulges:superficial bulge → sebaceous gland;deeper bulge → 日後 epithelial stem cells 所在處。Arrector pili muscle 通常附著在 bulge 區(收縮造成 goose bumps)。p.92
  • 在 axillae、anogenital region、areolae、periumbilical region、eyelids、external ear canals,sebaceous gland bud 上方還會長出第三個 bulge,形成 apocrine gland。p.92
  • McKee 同樣描述三個 bulges:upper → apocrine glands(上述部位)、middle → sebaceous gland、lowermost → epithelial stem cells 位置,也是 arrector pili 附著處。McKee p.1056
  • Bulb 出現時至少形成 8 種不同細胞層。Inner root sheath 分化受 EGFR 訊號與其 ligand TGF-α 等調控;也與 BMP、Notch 及 Cutl1、Dlx3、Gata-3、Msx-2 有關。p.92
  • Hair shaft 分化受 Wnt、Bmp、Edar、FGF、Hedgehog、IGF、Notch 及 Dlx3、Foxn1、Hoxc13、Krox20、Msx2 等調控;WHN 在 nude mice 突變,人類罕見(rarely)突變者有 hair、nail 與 immune defects。p.92
  • 人類頭皮毛囊主要(primarily)三個一組(groups of three),呈斜向且角度與鄰近毛囊相近。p.92

3. Hair Types(毛髮種類)

Type of hairAnagen duration(生長期長度)Size(diameter, length)
Lanugo1–3 months40 µm, 1–2 cm
Vellus1–2 weeks<30 µm, <2 cm
Terminal>1 year>60 µm, 10≥100 cm(原表如此印)
Miniaturized<1 week<30 µm, <2 cm

Table 7-1,p.92(已對照原頁圖片)。

  • Terminal hairs:通常直徑 >60 µm,有 central medulla,長度可遠超過 100 cm;anagen 時 hair bulb 位於 subcutaneous fat。p.92
  • Vellus hairs:通常直徑 <30 µm,沒有 medulla,長度 <2 cm;anagen 時 hair bulb 位於 reticular dermis。p.92
  • Anagen 的長短決定毛髮長度115-23。p.92
  • 出生時 terminal hairs 只在 scalp、eyebrows、eyelashes;其他部位為 vellus。青春期在 sex hormones 影響下,genitalia、axillae、trunk 及男性 beard area 的 vellus follicles 轉為 terminal follicles。p.92
  • Androgenetic alopecia 時頭皮 terminal follicles 轉為 vellus-like(miniaturized)follicles(見 ch85)。p.92
  • 髮型彎曲度依個人與 races 差異很大;curved hair shafts 來自 curved hair follicles,inner root sheath 的形狀被認為決定毛髮形狀;curled hair 橫切面較 elliptical 或扁平,straight hair 較圓。小鼠 EGFR pathway 與 IGFBP5 突變會造成 curly hair。p.92

McKee 補充:水平切片判讀

  • Terminal follicles:粗、有色素、通常下達 subcutaneous fat;hair shaft 直徑大於 inner root sheath 厚度,一般 >0.06 mm。McKee p.1057
  • True vellus hairs:細、短、無色素,bulb 只達 upper 或 mid-reticular dermis,通常看不到 arrector pili;hair shaft 直徑等於或小於 inner root sheath 厚度,通常 <0.03 mm。McKee p.1057
  • Vellus-like(miniaturized)hairs 與 true vellus 可能(may)很難區分,但 miniaturized follicles 會留下 follicular stellae;indeterminate hairs 直徑 0.03–0.06 mm;其歸屬尚無明確共識(no clear consensus),McKee 作者同意部分作者(some authors)的建議:一半算 terminal、一半算 vellus。McKee p.1057
  • 頭皮毛囊組成 follicular units(含 terminal、vellus hairs、sebaceous glands、arrector pili),每單位 3–6 個毛囊,其中一或兩個是 vellus。McKee p.1057
  • Terminal:vellus ratio 約 7 : 1;4 : 1 or less 提示 androgenetic alopecia。McKee p.1057
  • 水平切面:African descent 者毛髮彎曲、elliptical、在毛囊管內偏心;Caucasian 者圓形、位於中央。McKee p.1059

Ethnic differences in hair density(種族間毛髮密度差異)

Race(人數)Total hairs(mean ± SD)Density of hair follicles/mm²Terminal:vellus ratio
Taiwanese(n = 31)21.3 ± 4.81.69 ± 0.4107-2825.3 : 1
Korean(n = 35)16.1 ± 3.61.2 ± 0.3107-2813.5 : 1
Iranian(n = 30)36.3 ± 7.22.89 ± 0.617.4 : 1
Caucasian(n = 22)40 ± 2.23.1 ± 0.8107-287 : 1
African American(n = 22)21.5 ± 5.01.65 ± 0.4107-286.1 : 1

McKee Table 22.2,McKee p.1056(已對照原頁圖片);各族群 anagen:telogen ratio 介於 91.6 : 8.4 到 93.9 : 6.1。

  • Fitzpatrick 植髮章:follicular units 自然成 1–4 根一簇,白人平均每個 FU 約 2.3 根毛髮,其他種族通常 hair density 較低107-28。p.3942(ch217)

4. Microscopic Anatomy(顯微構造)

Segments(分段)

  • Upper follicle = infundibulum + isthmus,是永久的;lower follicle = suprabulbar + bulbar areas,每個週期都會再生。p.93
  • 由外而內:connective tissue sheath → outer root sheath → inner root sheath → cuticle → hair shaft cortex → hair shaft medulla,各有不同 hair follicle–specific keratins(Table 7-2)。p.93
  • McKee:infundibulum 從 ostium 到 sebaceous duct 開口;isthmus 從 sebaceous duct 開口到 bulge 的 arrector pili 附著處;lower segment 從 arrector pili 附著處到 bulb 下緣,分 stem(suprabulbar zone)與 bulb。McKee p.1057–1059

Outer root sheath(外根鞘)

  • 在 infundibulum 與表皮連續,像表皮一樣角化並形成 granular layer。p.93
  • 在 isthmus 以 trichilemmal 方式角化、缺少 granular layer;trichilemmal keratinization 發生在 inner root sheath 開始脫落處;desmoglein 表現在此明顯改變,trichilemmal(pilar)cysts 保留這些特徵。p.93
  • Bulge 位於 isthmus 底部,細胞一般 nuclear-to-cytoplasmic ratio 較高;往下在 suprabulbar 區細胞變大、含大量 glycogen;在 bulb 只剩單層扁平細胞。p.93

Inner root sheath(內根鞘)

  • 從 bulb 底部延伸到 isthmus;由外而內:companion layer → Henle layer → Huxley layer → inner root sheath cuticle。p.94
  • Companion layer:過去被視為 outer root sheath 最內層,新證據顯示較像 inner root sheath;附著於 Henle layer 一起上移,形成與靜止的 outer root sheath 之間的 slippage plane;在某些毛囊(如 beard)較明顯;表現 type II cytokeratin K6hf。p.94
  • Henle layer:一層細胞厚,最先出現 keratohyalin granules、最先角化。p.94
  • Huxley layer:2–4 層細胞厚,在 Henle layer 上方的 Adamson fringe 處角化;部分 Huxley 細胞穿過 Henle layer 直接附著 companion layer,稱 Fluegelzellen(wing cells)。p.94
  • IRS cuticle 細胞部分重疊呈「shingled roof」,與 hair shaft cuticle 緊密交錯,把 hair shaft 固定在毛囊內。p.94
  • Inner root sheath 被認為藉由「漏斗」作用決定毛髮形狀;轉錄因子 GATA-3 對 IRS 分化很關鍵,缺此基因的小鼠無法形成 IRS。p.94

Hair shaft(毛幹)

  • Hair shaft(與 IRS)來自 bulb 中快速增生的 matrix keratinocytes,其增生速度是全身最高之一;位於 dermal papilla 頂端的細胞形成 medulla、cortex、hair shaft cuticle。p.94
  • Prekeratogenous zone 的分化依賴 Lef-1(多數 hair keratin genes 有 Lef-1 binding sites);失去 BMP receptor type 1a 會阻止 hair shaft 分化。p.94
  • Cuticle 影響毛髮外觀,出頭皮後受風化,長髮遠端常完全喪失;cortex 佔毛幹主體、含 melanin,由 macrofibrils(含 intermediate filaments 組成的 microfibrils)構成;medulla 位於較粗毛髮中央,其 keratins 受 androgens 控制。p.94
  • McKee:medulla 在人類並非總是存在;cortex 最厚、負責強度;cuticle 抵抗環境磨損。McKee p.1059

Table 7-2 Keratins(重點列)

HF compartmentType I keratinsType II keratins
Outer root sheathK14、K15、K16、K17、K19K5
IRS, companion layerK16、K17K75(K6hf)、K6
Hair matrix or precortexK35(Ha5)K85(Hb5)
IRS, Henle layerK25、K27、K28K71(K6irs1)
IRS, Huxley layerK25、K27、K28K71、K74
IRS, cuticleK25、K26、K27、K28K71、K72、K73
Hair, cuticleK32、K35K82、K85
Hair, mid- and upper cortexK31、K33a、K33b、K34、K35、K36、K37、K38K81、K83、K85、K86
Hair, medullaK16、K17、K25、K27、K28、K33、K34、K37K5、K6、K75、K81

Table 7-2,p.94(已對照原頁圖片);註:K81 與 K86 的 autosomal dominant mutations 造成 monilethrix(毛髮脆性增加所致的 alopecia)。

Dermal papilla(真皮乳頭)

  • 被 matrix 上皮包住的間質核心:fibroblasts、collagen bundles、富含 mucopolysaccharide 的基質、nerve fibers 與單一 capillary loop;與包覆下段毛囊的 perifollicular(dermal)sheath 連續。p.94
  • 具強大誘導能力:移植到無毛的 footpad 表皮下可誘導毛囊形成。人類 dermal papilla 體積與 matrix 細胞數及 hair shaft 大小相關。p.95
  • Anagen dermal papilla 產生 KGF,其受體 FGFR2 主要在 matrix keratinocytes;KGF 注射可使 nude mice 長毛,但 KGF knockout 小鼠毛囊形態正常(毛髮「rough」或「greasy」),因此 KGF 對毛囊形態發生與週期的作用似乎(appear)可有可無,或可被功能重疊的其他生長因子取代。p.95

5. Innervation & Perifollicular Sheath(神經支配與毛囊周鞘)

  • Myelinated sensory nerve fibers 與毛囊平行並環繞成網;較小纖維形成外側環狀層,集中於 terminal follicles 的 bulge 與 vellus follicles 的 bulb。p.95
Nerve endingDetects(偵測)
Free nerve endingsPain
Lanceolate nerve endingsAcceleration
Merkel cellsPressure
Pilo-Ruffini corpusclesTension

p.95。

  • Perifollicular nerves 含 substance P、CGRP 等,可影響 follicular keratinocytes 並改變 hair cycling;神經纖維產生 Shh,作用於 bulge 中 Gli1 標記的細胞,其子代可加入傷口癒合並轉變為 epidermal stem cells。p.95
  • Merkel cells 集中於 bulge 區,有人推測其分泌因子可能(may)影響毛囊週期。p.95
  • Perifollicular sheath = 內層 basement membrane(hyaline/vitreous(glassy)membrane)+外層 connective tissue sheath;basement membrane 在 anagen 時 bulb 處 outer root sheath 周圍最明顯,catagen 時先增厚再瓦解。p.95
  • Connective tissue sheath 主要是 type III collagen;移植到皮下可形成新的 dermal papilla 並誘導新毛囊,即使移植給他人也無免疫排斥證據。p.95

6. Hair Follicle Cycle(毛囊週期)

  • 每個毛囊不斷經歷三期:anagen(growth)→ catagen(involution)→ telogen(rest);另將掉毛獨立為 exogen(Fig. 7-2)。p.93p.95
  • Anagen 的長度決定毛髮最終長度115-23,因此隨部位不同;catagen 與 telogen 的長度隨部位變化較小。p.95
  • Scalp hair 的 anagen 最長:2 years to more than 8 years115-23。年輕男性其他部位較短:legs 5–7 months、arms 1.5–3.0 months、eyelashes 1–6 months、fingers 1–3 months。p.95
  • 與多數哺乳類(含小鼠與新生兒)不同,成人頭皮毛髮為 asynchronous 生長。p.95
  • 約 90%–93% 頭皮毛囊處於 anagen,其餘主要在 telogen102-39 115-23。p.95
  • 頭皮共 100,000–150,000 根毛髮,任何時刻約 10,000 根在 telogen;但成人每天只掉 50–100 根115-23,表示 telogen 是 heterogenous state;正在脫落毛幹者處於 exogen,約佔 telogen 毛囊的 1%。p.95
  • 頭皮毛髮生長速度 0.37–0.44 mm/day,或約 1 cm/month102-39。p.95

Anagen(生長期)

  • Anagen 開始時新的下段毛囊與毛髮的形成重演胎兒期的 folliculogenesis。p.97
  • 分 7 個 stages:I dermal papilla 生長、上方上皮開始分裂;II bulb matrix 包住 dermal papilla、開始分化並沿 fibrous streamer 下降;III matrix 分化出所有毛囊成分;IV matrix melanocytes 重新活化;V 新毛幹長出並推出 telogen hair;VI 新毛幹露出皮膚;VII stable growth。p.97
  • 下生的前緣出現 proteases 與 collagenases,生長因子與受體上調,類似上皮傷口;會活化 keratin 6 等傷口癒合分化路徑;缺 Stat3 的小鼠傷口癒合有缺陷,毛囊也無法進入 anagen。p.97
  • 最後 dermal papilla 出現 endothelial proliferation 與 angiogenesis,代表下段毛囊已完全重建並在製造新毛幹。p.97

Catagen(退化期)

  • Catagen 開始的標誌:matrix cells 停止分裂,以及毛囊週期性部位協調性的 apoptosis115-23。p.97
  • Melanocytes 停止製造色素的時間早於 matrix 停止增生,所以 telogen club hair 近端沒有色素102-39;melanin 常見於周圍真皮與 papilla 中,被 macrophages 吞噬。p.97
  • Perifollicular sheath 塌陷、vitreous(glassy)membrane 增厚;下段毛囊隨 dermal papilla 上縮,perifollicular sheath 形成 fibrous streamer(fibroblasts、小血管、collagen);最後 dermal papilla 停在 bulge 正下方、isthmus 下部115-23。p.97
  • 最大的毛囊(如頭皮)在 catagen 中由 2–5 mm 長、bulb 深達 subcutaneous fat 的構造,縮短成 telogen 時僅 0.25–0.5 mm 的截短毛囊115-23。p.97
  • Dermal papilla 可能(perhaps)因表現抗凋亡因子 Bcl-2 而免於周圍凋亡115-23,濃縮並上移到 bulge 下方。p.97
  • Dermal papilla 在 catagen 從 subcutaneous fat 移到 dermis 是持續週期所必需:atrichia with papules 病人有 hairless gene 或 vitamin D receptor gene 突變(後者同時有 rickets);小鼠模型中毛囊第一次進入 catagen 時下段無法正常退縮,dermal papilla 滯留在皮下脂肪,雖然 bulge cells 仍在,卻再也不形成新的 anagen 毛囊。p.97
Molecule(分子)與 catagen/毛髮長度的關係
FGF-5缺 Fgf5 小鼠毛髮比同窩野生型長 50%,是 angora phenotype 的原因;Fgf5 在 catagen 前於 ORS 與 matrix 上調,可能(may)觸發 catagen;但缺 FGF-5 仍終究進入 catagen
EGF/EGFR、TGF-α外源 EGF 給羊會誘發 catagen;缺 TGF-α 小鼠呈 waved hair;EGFR 功能下調者毛髮 waved 且較長、anagen→catagen 延遲
NeurotrophinsNT-3、BDNF transgenic 小鼠提早進入 catagen;BDNF 過度表現使毛髮長度縮短 15%(最可能經 p75 kDa neurotrophin receptor)
TGF-β1誘發提早 catagen;TGF-β1 knockout 小鼠 catagen 延遲

p.97–98。

Telogen & Exogen(休止期與脫落期)

  • Catagen 完成形成 club hair 後,毛囊準備排出毛髮;每天約 1% 的 telogen hairs 脫落。p.98
  • Milner 等人提出把掉毛獨立為 exogen;在季節性換毛的哺乳類中是高度受控的事件。p.98
  • Headington 描述的 immediate telogen release(telogen effluvium 的一型)支持 exogen 是主動期:可見於開始使用 minoxidil 等藥物後不久,或光暗週期快速變動;促發事件後數週內 club hairs 脫落增加(太快,不可能是 anagen 提早進入 telogen)。p.98
  • 掉毛與重新長出之間可間隔數月;此 「lag period」 正常時不存在或很短,但在 androgenetic alopecia 常(often)持續數月。p.98

McKee 補充:週期數據與病理

PhaseDuration(McKee)Proportion(McKee)Fitzpatrick
Anagen2–7 years115-2385–100%102-39Scalp 2 years to >8 years;90%–93%
Catagen2–3 weeks(最短的一期)115-230–1%(p.1061);1%–2%(p.1062)未給天數;隨部位變化較小
Telogen100 days0–15%(p.1061);10–15%115-23(p.1063)其餘主要在 telogen

McKee p.1061–1063;Fitzpatrick p.95。

  • McKee:anagen 是決定毛髮長度、隨部位變化最大的一期;anagen terminal follicles 深位於 subcutaneous fat115-23;毛髮每月約生長 1.0 cm102-39;因有絲分裂、melanogenesis、DNA 合成最旺盛,最易受荷爾蒙、藥物與毒素影響。McKee p.1062
  • McKee:catagen 期下段毛囊大量 apoptosis115-23,正常頭皮切片中很少見;水平切面見瀰漫性 apoptosis、無有絲分裂與色素活性;vitreous membrane 塌陷呈增厚、皺褶(不要與 discoid lupus 的基底膜增厚混淆)。Catagen follicles 在 trichotillomania 常見。McKee p.1062–1063
  • McKee:每天約脫落 100 根 telogen hairs115-23;telogen 時 hair papilla 位於 arrector pili 附著處下方115-23,水平切面呈 basaloid cells 聚集(secondary germ)。McKee p.1063
  • McKee:下段毛囊完全退化後留下 follicular stella(fibrous streamer);它不專屬 telogen,也見於 androgenetic alopecia 的 miniaturization;與 scarring alopecia 不同,polarized light 下不具 birefringence。Exogen(teloptosis)對應每天掉的 100 根;kenogen 指 telogen 毛髮脫落後的空毛囊。McKee p.1064

7. Hair Follicle Stem Cells(毛囊幹細胞)

  • 過去認為幹細胞只在 telogen 毛囊底部的 secondary germ;後來證明 secondary germ 是 catagen 末期由 lower bulge 細胞形成的暫時性構造。p.96
  • Lineage analysis 證實毛囊幹細胞永久位於 bulge,bulge cells 產生毛囊所有上皮層;消除 bulge cells 會破壞毛囊。這支持 bulge 幹細胞喪失造成 permanent/cicatricial alopecia(見 ch88)。p.96
  • Lineage analysis 證實參與持續週期的標記:cytokeratin 15 與 Lgr5(Lgr5 也標記 bulge cells,不只 secondary germ);Lgr6 表現於 bulge 上方的 upper isthmus,其細胞在 homeostasis 與受傷後都會遷移到表皮。p.96
  • Bulge cells 在正常情況下不會移到表皮;但全層(full-thickness)切除皮膚後,bulge 子代會在 reepithelialization 時遷入傷口102-39,約佔再生表皮細胞的 30%。p.96
  • 隨時間 bulge-derived cells 減少,來自 interfollicular epidermis 與 infundibulum 的 non–bulge-derived cells 似乎(appear to)成為主體(Fig. 7-3)。p.96
  • Bulge cells 在 sebaceous gland 維持中的角色仍不清楚。p.96
  • McKee:真正的幹細胞位於 bulge(arrector pili 附著處),負責再生毛囊、sebaceous glands 與 epidermis;人類 bulge 很少能直接看到,需以 cytokeratin 15 免疫染色偵測;bulge 幹細胞喪失導致 cicatricial alopecia。McKee p.1063–1064

8. Hair Pigmentation(毛髮色素)

  • 毛髮色素來自 hair bulb melanocytes 合成 melanin 並輸送到分化中的 hair shaft keratinocytes;此過程嚴格與 anagen 偶聯,在 catagen 與 telogen 停止102-39。p.98
  • McKee:毛髮色素只在 anagen 發生102-39,由 bulbar melanocytes、keratinocytes 與 dermal papilla fibroblasts 交互作用(hair follicle pigmentary unit);與表皮持續性 melanogenesis 不同。McKee p.1062

Melanocyte development(黑色素細胞發育)

  • Melanoblasts 在胚胎約 50 days 即可在表皮辨識,早於毛囊形態發生;來自 neural crest(dorsolateral pathway)與皮神經中的 Schwann cell progenitors 兩個來源。p.98
  • Neural crest 細胞走向 melanocyte lineage 受 Pax3 與 Mitf 調控,刺激 dopachrome tautomerase(TRP2)表現,後者也是早期 melanoblast marker。p.98
  • 遷移受 Ednrb 與 c-kit 訊號控制;兩者分別在 Hirschsprung disease 與 piebaldism 突變,造成無色素毛髮。p.98
  • 實驗與遺傳資料提示(suggest)melanoblasts 遷入毛囊並分化為產色素 melanocytes 依賴 SCF/c-kit;胚胎期阻斷 c-kit 或剔除 SCF/c-kit 都造成無色素毛髮。p.98

Melanocyte stem cells(黑色素幹細胞)

  • 位於 hair follicle bulge,其子代在 anagen 開始時重新填補新 bulb 的 melanocytes;與 epithelial stem cells 一樣 quiescent。p.98
  • 維持受 TGF-β 與 Notch 調控;Notch 防止 apoptosis;Bcl2 knockout 小鼠因 melanocyte stem cells 耗竭而進行性白髮;Bcl2 缺乏可能(may)被 SCF 過度表現代償,可救回 Bcl2 knockout 小鼠 bulge 中 melanocyte stem cells 的喪失。p.98–99
  • Telogen 時毛囊 melanocytes 位於 bulge、secondary hair germ 與 connective tissue;人類 telogen 毛囊 melanocytes 不表現 Trp1 與 tyrosinase、不增生,可用 pMel17 顯示;c-kit 陰性者代表 MCSCs。Wnt 活化驅動 MCSCs 分化。p.100
  • 受傷或 UVB 照射後,毛囊 MCSCs 可離開 niche 遷移到表皮,以 Mc1r 依賴方式分化為表皮 melanocytes。p.100

Hair cycle–dependent changes(隨週期變化)

  • 製造色素的 melanocytes 位於 dermal papilla 上方的 hair bulb。p.99
  • Early anagen:休息中的 melanocytes 增生、分化、遷移;early 與 mid-anagen 增生最旺盛,出現 Trp1 與 tyrosinase 時取得 melanogenic competence;Notch 防止 melanoblasts 在抵達 bulb 前提早分化。p.100
  • ACK45 抗體阻斷 c-kit 使 anagen 毛囊 melanocytes 大減而毛髮脫色,但下一個週期毛髮恢復完全色素,提示(suggesting)melanocyte stem cells 不依賴 SCF/c-kit。p.100
  • Catagen 時毛囊 melanocytes 的 melanogenic activity 突然停止102-39;IHC 與電顯資料提示(suggest)dermal papilla 上方部分 melanocytes 凋亡,其他落入 dermal papilla。p.100
  • Fig. 7-5 註:人類毛囊 melanocytes 不表現 Trp2。p.100

Molecular control of hair color(髮色分子調控)

  • 由 tyrosine 或 phenylalanine 經酵素合成 brown-black eumelanin 或 yellow pheomelanin;兩者比例受 MC-1R 訊號調控。p.101
  • α-MSH 結合 MC-1R → adenylyl cyclase → cAMP 上升 → MITF 活性增加 → 合成 eumelanin 相關酵素(tyrosinase、Trp1/2)。p.101
  • 小鼠中 Agouti signal protein(ASP) 與 α-MSH 競爭 MC-1R,抑制其訊號時產生 pheomelanin;ASP 在人類色素中的角色仍不清楚。p.101
  • 人類毛囊有 POMC–MC-1R pathway:α-MSH 與 ACTH 可促進 melanocyte 增生、dendricity 與色素;β-endorphin(經 µ-opiate receptor)作用相似。p.101

Hair graying(白髮)

  • 毛囊 melanocytes 對老化敏感,導致其提早喪失與白髮。p.101
  • Grey hair 的 bulb 中 melanocytes 較少,但仍表現 tyrosinase 並合成、轉送 melanin;outer root sheath 中 inactive melanocytes(含 stem cells)明顯減少。p.101
  • 小鼠中 ionizing radiation 使 bulge 中 melanocyte stem cells 提早分化後耗竭,造成不可逆白髮;ATM-kinase 缺乏會使其更易異位分化。p.101

本章考點

本章 8 個考點,出現在 2 題,依考過的題數排序。點開考點可看到每一次的考法;題號可直接跳到該題。本章考點也收在Part 2 Structure and Function of Skin 考點頁,所有章節的考點請見考點總覽。

統計方式:題數=考過這個考點的不重複題數;陷阱次數=以該錯誤觀念出題的誘答選項數,不計否定題或「以上皆是」題中本身正確的選項、標記排除統計的選項,以及課本證據不足的選項。

  1. 正常頭皮毛囊 anagen 約 90%、telogen 約 10%Proportion of scalp follicles in anagen/telogen2 題陷阱 1 次102・115 年
    • 102 年第 39 題①問正常頭皮毛囊處於生長期(anagen)的比例(約 90%)
    • 115 年第 23 題A誘答問正常頭皮毛囊處於休止期(telogen)的比例(陷阱:寫成 20%,實約 10%)

    常被當成陷阱的錯誤觀念

    • 高估正常 telogen 比例與每日掉髮量1 次

    牽涉章節:Ch.7 Biology of Hair Follicles

  2. 頭皮 anagen 持續 2–8 年,決定毛髮長度Anagen duration determines hair length1 題陷阱 1 次115 年
    • 115 年第 23 題B誘答問頭皮生長期(anagen)的持續時間與決定的毛髮特徵(陷阱:寫成 2–6 週、決定粗細)

    常被當成陷阱的錯誤觀念

    • 以為 anagen 只持續數週且決定毛髮粗細1 次

    牽涉章節:Ch.7 Biology of Hair Follicles

  3. Bulge 幹細胞平時不供應表皮,只在傷口時參與再上皮化Bulge stem cells contribute to epidermis only after wounding1 題102 年
    • 102 年第 39 題③問毛囊幹細胞何時提供表皮細胞(只在皮膚受傷時參與修復)

    牽涉章節:Ch.7 Biology of Hair Follicles

  4. Catagen:協調性細胞凋亡的短暫退化期(約 2–3 週)Catagen: apoptosis-driven regression1 題115 年
    • 115 年第 23 題C問退化期(catagen)的特徵與持續時間(細胞凋亡、約 2–3 週)

    牽涉章節:Ch.7 Biology of Hair Follicles

  5. 頭髮生長速度約每月 1 cmScalp hair growth rate1 題102 年

    牽涉章節:Ch.7 Biology of Hair Follicles

  6. 毛髮色素生成與輸送只在 anagenHair pigmentation coupled to anagen1 題陷阱 1 次102 年
    • 102 年第 39 題④誘答問毛髮色素生成與毛髮週期的關係(陷阱:說各週期都持續製造,實只在 anagen)

    常被當成陷阱的錯誤觀念

    • 以為毛髮色素在所有毛髮週期都持續生成1 次

    牽涉章節:Ch.7 Biology of Hair Follicles

  7. 正常每日掉髮約 50–100 根Normal daily hair shedding1 題陷阱 1 次115 年
    • 115 年第 23 題A誘答問正常頭皮休止期比例與每日掉髮量(陷阱:寫成 20% 與每日 200 根)

    常被當成陷阱的錯誤觀念

    • 高估正常 telogen 比例與每日掉髮量1 次

    牽涉章節:Ch.7 Biology of Hair Follicles

  8. Telogen 毛囊上移至真皮(毛球不在皮下脂肪)Position of telogen follicle1 題陷阱 1 次115 年
    • 115 年第 23 題D誘答問休止期(telogen)毛囊毛球的位置(陷阱:說仍深埋皮下脂肪,實已上移至真皮)

    常被當成陷阱的錯誤觀念

    • 以為 telogen 毛球仍位於皮下脂肪1 次

    牽涉章節:Ch.7 Biology of Hair Follicles

本章考題也考到的其他章考點(4)

考題

作答模式:選完送出才顯示詳解。瀏覽模式:直接顯示答案與詳解。
115 年第 23 題Ch.7Ch.86

毛囊的生長週期分為生長期(Anagen)、退化期(Catagen)與休止期(Telogen)。關於正常頭皮毛囊的生理科學數據,下列敘述何者正確?

選項

官方答案:C

C 正確,答案 C。

  • A錯誤正常頭皮 telogen 約佔 10%(90%–93% 為 anagen),成人每天掉髮約 50–100 根;20% 與每天 200 根都超出正常。McKee 亦寫 telogen 約佔 10%–15%,每天約脫落 100 根 telogen hairs。Fitzpatrick 9e ch.7 p.95;Fitzpatrick 9e ch.86 p.1508;McKee 5e p.1063
  • B錯誤頭皮的 anagen 長達 2 年至 8 年以上,不是 2–6 週;anagen 長度決定的是毛髮最終長度,而非粗細。McKee:anagen 持續 2–7 年,是決定毛髮長度的時期。Fitzpatrick 9e ch.7 p.95;McKee 5e p.1061-1062
  • C正確(本題答案)Catagen 以基質細胞停止分裂及毛囊週期部位協調性的細胞凋亡(apoptosis)為特徵,是 anagen 與 telogen 之間的短暫退化期;dermal papilla 因表現 Bcl-2 得以避開凋亡並上移。McKee 明寫 catagen 是最短的時期,持續 2–3 週,期間下段毛囊大量 apoptosis。Fitzpatrick 9e ch.7 p.97;McKee 5e p.1062
  • D錯誤Anagen 時毛球深達皮下脂肪;catagen 時下段毛囊退縮,dermal papilla 從皮下脂肪移到真皮、停在 bulge 下方,telogen 毛囊只剩 0.25–0.5 mm。McKee:anagen 毛囊深達皮下脂肪,telogen 時 hair papilla 位於 arrector pili 附著處下方。Fitzpatrick 9e ch.7 p.97;McKee 5e p.1062-1063

附註Fitzpatrick 9e 未寫出 catagen 的持續時間,依 McKee p.1062(catagen 持續 2–3 週)。

107 年第 28 題Ch.20Ch.7Ch.112Ch.210

有關有色人種與白人的皮膚差異,下列何者錯誤?

選項

官方答案:B

B 錯誤,答案 B。

  • A正確膚色深者的 melanosomes 較大、較多且單獨分布;膚色淺者 melanosomes 較小,以 4–8 個成群包在膜內。形狀方面,eumelanosomes 成熟後呈卵圓形,pheomelanosomes 較小且呈球形(spherical)。McKee 亦指出 eumelanin 的成熟 melanosomes 呈橢圓形(ellipsoidal)、pheomelanin 者呈球形;深色皮膚的 melanosomes 單獨存在,且比淺膚色族群的更長。Fitzpatrick 9e ch.20 p.341;Fitzpatrick 9e ch.20 p.330;Fitzpatrick 9e ch.20 p.337;McKee 5e p.13
  • B錯誤(本題答案)課本在植髮章節指出白人平均每個 follicular unit 約 2.3 根毛髮,其他種族通常 hair density 較低;所以黑人與亞洲人的 hair density 並不比白人高。Fitzpatrick 9e ch.217 p.3942
  • C正確(依官方答案)色素能保護皮膚免於 UV 引起的皮膚癌,膚色淺者風險較高;美國黑人的 SCC 發生率約比白人低 30 倍。Fitzpatrick 與 McKee(只寫 BCC 在黑人非常少見、深膚色族群 SCC 發生率低)都沒有直接比較黑人與亞洲人的 NMSC 發生率。Fitzpatrick 9e ch.20 p.336;Fitzpatrick 9e ch.112 p.1902;McKee 5e p.1171;McKee 5e p.1198
  • D正確膚色較深的病人接受部分 nonablative laser/light 治療時,postinflammatory dyspigmentation 風險較高,需選用較長波長、較長脈衝並嚴格防曬。Fitzpatrick 9e ch.210 p.3847;Fitzpatrick 9e ch.210 p.3852

⚠ 疑義題 · 課本未提及

考試答案:依課本出題本意維持原答案 B。B 的錯誤有課本支持(其他種族 hair density 通常低於白人)。疑義在 C:Fitzpatrick 9e 只支持白人 NMSC 發生率遠高於黑人;McKee 5e 也只寫 BCC 在黑人非常少見、深膚色族群 SCC 發生率低(p.1171、p.1198),兩本都沒有寫「黑人又高於亞洲人」的排序,此排序無法由課本確認。現行文獻觀念未變:白人遠高於亞洲人與黑人,但亞洲人與黑人之間的比較資料有限,未見指引層級的更新。

102 年第 39 題Ch.7

有關人類毛髮的敘述,何者正確?

  • ①頭皮的毛囊約90%為anagen stage
  • ②頭髮生長的速度每個月約生長1 cm
  • ③只有在皮膚受傷狀態下,在毛囊部位的幹細胞才會提供表皮細胞的修復
  • ④不管在哪一個毛髮週期,毛球(hair bulb)部位的黑色素細胞都不停的製造及輸送至毛髮,構成毛髮的顏色
選項

官方答案:C

①②③正確,答案 C。

  • ①正確成人頭皮毛髮非同步生長,約 90%–93% 的毛囊處於 anagen,其餘主要是 telogen。McKee 寫任一時間有 85%–100% 毛囊處於 anagen。Fitzpatrick 9e ch.7 p.95;McKee 5e p.1061-1062
  • ②正確頭髮每天生長 0.37–0.44 mm,約每月 1 cm。McKee 亦寫 anagen 毛髮約每月生長 1.0 cm。Fitzpatrick 9e ch.7 p.95;McKee 5e p.1062
  • ③正確Lineage analysis 顯示 bulge 幹細胞在恆定狀態下不會移到表皮,只有在全層傷口時其子代才遷入傷口參與再上皮化(約佔新生表皮細胞 30%)。Fitzpatrick 9e ch.7 p.96
  • ④錯誤毛髮色素的合成與輸送嚴格與 anagen 偶聯,在 catagen 與 telogen 停止;catagen 時色素生成會在基質細胞停止增生前就中斷,所以 telogen club hair 近端沒有色素。McKee:毛髮色素化只發生在 anagen,catagen 毛囊沒有色素活性。Fitzpatrick 9e ch.7 p.97-98;Fitzpatrick 9e ch.7 p.100;McKee 5e p.1062