临床前模型的机制发现与其生理相关性之间存在脱节，这从根本上阻碍了有效脱发疗法的开发。本综述批判性地将主要脱发疾病——雄激素性脱发（androgenetic alopecia, AGA）、斑秃（alopecia areata, AA）、休止期脱发（telogen effluvium, TE）及化疗诱导生长期脱发（chemotherapy-induced anagen effluvium, CIA）——的致病基础，与旨在研究这些疾病的实验模型进行了聚焦评估。研究人员分析了已建立的平台（从转基因小鼠到异种移植）如何阐明涉及雄激素信号、免疫豁免崩溃及毛囊细胞毒性的关键通路。更重要的是，研究人员探究了这些模型在复制人类疾病的慢性特征与复杂性方面的局限性，尽管已取得显著的机制性见解，这一差距依然存在。研究人员认为，该领域需要向集成化、与人类相关的系统范式转变——例如免疫活性类器官与工程化组织平台。这一综合不仅描绘了当前的实验格局，还为开发下一代模型以加速转化研究提供了框架。
1. 背景
脱发影响着全球数百万人，严重影响生活质量。非瘢痕性脱发中最常见的类型包括雄激素性脱发（AGA）、斑秃（AA）、休止期脱发（TE）及化疗诱导生长期脱发（CIA），它们分别源于激素失衡、免疫介导破坏及细胞毒性损伤等不同致病机制。尽管机制理解有所进展，但将这些见解转化为有效疗法仍具挑战性。一个关键瓶颈在于发病机制与建模的碎片化方法：许多实验模型无法复现人类病理生理学，且现有文献常孤立处理机制与方法学，导致关于特定模型如何推进或限制研究人员理解的空白。本综述通过关联这四种脱发的病因与其对应体外及体内模型的能力与局限性，提供了整合性分析，批判性评估了这些模型忠实反映关键致病特征的程度，并指出了转化差距，强调了需要更具生理复杂性的模型以加速临床转化。
2. AGA
2.1 体外模型
AGA是最常见的脱发类型，以青春期后进行性终毛脱落为特征。真皮乳头细胞（dermal papilla cells, DPCs）是调节毛发生长的关键，其体外模型被广泛用于阐明毛囊诱导、生长与维持的分子机制。由于DPCs寿命有限，研究人员通过导入人端粒酶逆转录酶（hTERT）基因建立了永生化DPC系，加速了相关研究。
2.1.1 三维（3D）生物打印模型
近期创新方法采用明胶-海藻酸盐水凝胶（gelatin-alginate hydrogel, GAH）的3D生物打印技术构建多层支架，模拟天然毛囊微环境。该方法将成纤维细胞、人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells, HUVECs）、DPCs及表皮细胞封装于GAH生物墨水中，并按空间分层打印。将其移植至裸鼠全层创面后，支架表现出优异的细胞相容性并促进DPC增殖，支持DPCs自聚集成球状体，恢复碱性磷酸酶（alkaline phosphatase, ALP）、β-连环蛋白（β-catenin）及α-平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin, α-SMA）等关键毛发诱导基因的表达。该模型的局限在于当前支架设计未能完全捕捉天然皮肤组织的结构复杂性，且毛囊与宏观环境的动态相互作用未被充分模拟。
2.1.2 雄激素刺激试验
为在体外模拟AGA的富雄激素病理微环境，研究人员将强效雄激素二氢睾酮（dihydrotestosterone, DHT）引入DPC培养体系。该试验主要用于研究DHT对DPC增殖、分化及全局基因表达模式的影响。证据表明，DHT激活雄激素受体（androgen receptor, AR）后作用于经典Wnt/β-连环蛋白信号通路——该机制与毛囊微型化相关。同时，DHT处理上调转化生长因子-β2（TGF-β2）及白细胞介素-6（IL-6）等毛发生长负调控因子，抑制毛囊上皮细胞增殖。该模型在解析雄激素直接机制作用方面价值显著，但二维（2D）单细胞培养的固有局限无法复现体内复杂的细胞间相互作用，且DHT效应因细胞来源及特定培养条件而异。
2.1.3 共培养模型
认识到毛囊是依赖精确上皮-间质相互作用的微型器官，研究人员开发了共培养模型以更好地模拟这一复杂微环境。既往研究表明，与角质形成细胞共培养有助于维持真皮乳头（dermal papilla, DP）细胞的体内特征。通过将DPCs与其他相关细胞类型（如角质形成细胞和成纤维细胞）共同培养，这些系统有助于研究细胞间串扰及调控毛囊稳态的多方面相互作用。此类相互作用对维持DPCs的诱导能力至关重要。该模型的挑战在于共培养条件标准化困难，且观察到的相互作用可能存在物种特异性或个体供体差异。
2.2 体内模型
2.2.1 断尾猕猴DHT诱导模型
断尾猕猴（Macaca arctoides）是首个用于AGA研究的非人灵长类模型。这些动物在性成熟（3-5岁）后自发出现进行性毛发稀疏，始于额部头皮并延伸至顶点，模拟人类AGA的模式。组织学检查显示猕猴存在毛囊微型化，表现为终毛向毳毛样毛发转化，与人类AGA的发病机制高度相似。该模型依赖雄激素，脱发区头皮毛囊将睾酮转化为DHT的比率高于非脱发枕部毛囊，与人类状况一致。因其激素及组织学特征与人类高度相似，该模型具有重要转化相关性，但其广泛应用受限于自然发病率低、脱发发生晚（延长研究周期与成本）、个体进展差异大及维护费用高昂。为提高实验效率，近期研究聚焦于通过外源性DHT给药加速该模型的AGA进程。
2.2.2 雄激素依赖性小鼠模型
研究表明，DHT可激活野生型C57BL/6小鼠毛囊内的AR并抑制毛发生长，使该品系成为研究人类AGA的实用模型。拔毛后给予DHT处理的C57BL/6小鼠出现毛发再生延迟、生长期缩短、提前进入退行期、毛囊尺寸减小及形态改变等类似AGA的表型。该模型在阐明DHT抑制毛发生长的分子机制（包括调控Wnt/β-连环蛋白及骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein, BMP）信号网络及凋亡相关蛋白表达）方面发挥关键作用，也是评估新型治疗干预措施的核心平台。例如，利用该模型的研究显示，皮下注射富含miR-122-5p的脂肪源性干细胞外泌体（ADSC-Exos）可显著促进毛发再生，恢复毛球大小及真皮厚度，并与局部皮肤组织中TGF-β/SMAD3信号通路下调相关。近期该研究还揭示，通过KCNJ2诱导成纤维细胞膜超极化可增强Wnt/β-连环蛋白通路，克服DHT介导的生长抑制，发现了一种新的生物电干预机制。另一项使用DHT诱导C57BL/6 AGA模型的研究表明，同种异体脂肪源性干细胞皮内注射（尤其与三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP）联用）可显著加速毛发再生并提高毛囊密度，支持了细胞疗法在AGA中的转化潜力。但该模型存在物种间毛发生长周期差异的固有局限，且DHT诱导的表型可能无法完全捕捉人类AGA的慢性进行性特征。
2.2.3 转基因小鼠模型：K5-hAR转基因小鼠
转基因小鼠模型通过靶向基因操作，为解析AGA病因及治疗策略提供了独特视角。其中，K5-hAR转基因小鼠是研究最深入的模型之一，其在基底表皮及毛囊外根鞘过表达人AR，赋予其对雄激素的高度敏感性。经DHT处理后，这些小鼠出现AGA样毛囊改变，包括毛发轴变细及生长期缩短。该模型对解析AGA的分子通路及验证潜在治疗靶点至关重要。需注意，由角蛋白5（keratin 5, K5）启动子驱动的AR表达模式可能无法完美复现人毛囊中AR的自然分布，且其表型可能受小鼠遗传背景影响。
2.2.4 人脱发头皮移植裸鼠模型
该模型将男性AGA患者的头皮样本移植至免疫缺陷雌鼠体内，可在数月内监测人毛囊的生长行为。研究证实，在睾酮处理的免疫缺陷小鼠中，移植的脱发部位毛发产生受抑制。该系统为直接在体研究人毛囊对雄激素及药物的反应提供了无与伦比的平台。例如，利用该模型的研究显示，局部应用抗雄激素RU58841可刺激移植脱发标本的毛发生长。该模型的主要缺点包括实验周期长、成本高，以及小鼠微环境与人生理头皮条件的潜在差异。
2.2.5 仓鼠侧腹器官模型
金黄地鼠的侧腹器官在历史上对研究雄激素依赖性皮肤反应具有重要意义，尤其用于定量评估睾酮对毛囊的作用。该模型显示毛囊对睾酮的反应比皮脂腺或色素沉着更敏感，常被用于评估雄激素及抗雄激素对毛囊皮脂腺单位生长的影响，可为多毛症研究提供参考。但仓鼠与人类在毛囊结构及雄激素反应上存在生理差异，且侧腹器官的生物学功能与头皮毛囊不完全相同。
2.3 病因与发病机制
2.3.1 毛发生长周期与AGA
毛发生长周期分为生长期（anagen）、退行期（catagen）及休止期（telogen）。约84%的头皮毛发处于持续2-3年的生长期，随后进入约12周的休止期，期间毛干脱落，允许新生毛发生长并启动下一个生长期。近期研究表明，毛囊干细胞向祖细胞转化障碍参与了AGA的发生。血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）可保护CD34+ 祖细胞免受雄激素诱导的凋亡。AGA的主要原因是毛发生长周期改变，尤其是生长期缩短，导致毛囊提前退化。随着新生毛发生长，毛囊及毛干直径逐渐变小，每个周期中生长期缩短，最终导致毛囊微型化与脱发。显微镜下可见AGA患者的毛发更细、更短。
2.3.2 雄激素水平与AGA
雄激素对男性第二性征发育至关重要，可促进胡须、腋窝及耻骨区毛发生长，但抑制头皮毛发生长。AGA风险随年龄增长而升高，与男性雄激素水平升高及女性绝经后雌激素水平降低相关。研究显示，女性AGA患者DHT水平更高，而雄激素缺乏或AR功能异常者AGA发生率更低，凸显了雄激素在AGA发病中的关键作用。睾酮作为主要雄激素，是脂溶性激素，可轻易穿过细胞膜，经5-α还原酶转化为DHT。AGA患者头皮DHT水平升高，TGF-β1及I型前胶原的mRNA与蛋白表达均增加。脂肪源性间充质基质细胞外泌体处理可降低TGF-β1水平，表明睾酮驱动这些变化，导致毛囊周围纤维化，进而引起AGA中的毛囊微型化。在此背景下，能够逆转这些致病事件的干预措施备受关注。例如，标准化胜红蓟（Ageratum conyzoides）提取物（ACE）可通过抑制5α-还原酶、激活Wnt/β-连环蛋白通路（表现为β-连环蛋白增加及DKK-1减少）并增强DPCs的抗氧化防御，在临床前模型中促进毛发再生。
2.3.3 AR与AGA
AR属于核受体超家族类固醇受体亚类，由四个主要结构域组成：N端转录激活域（N-terminal transactivation domain, NTD）、DNA结合域（DNA-binding domain, DBD）、铰链区及配体结合域（ligand-binding domain, LBD）。5α-还原酶存在I型和II型两种亚型，均在代谢循环中催化睾酮转化为DHT。DHT与AR的亲和力是睾酮的5倍。DHT激活AR后可使其易位至细胞核。动物实验中，使用AR拮抗剂比卡鲁胺可抑制AR激活，加速小鼠毛发再生，表明AR与雄激素的结合在AGA发生发展中起关键作用。毛囊内雄激素-AR信号的主要靶细胞是真皮乳头（DP）。现有证据明确将DP定位为随后的毛囊微型化的核心调控者。DP的诱导能力是维持生长期的基础，与其体积及细胞数量密切相关，DP大小与毛干直径呈强正相关。当前病理生理学模型表明，DP内激活的雄激素-AR信号促进DP成纤维细胞过度迁出和/或在毛发生长周期中阻碍其从周围真皮鞘补充，导致DP细胞进行性耗竭，DP体积缩小，削弱其支持健壮毛囊的能力，从而直接驱动微型化过程。因此，靶向调节DP细胞稳态及维持DP完整性的治疗策略正成为极具前景的干预方向。
除传统AR拮抗剂外，一种新兴治疗策略是靶向降解AR蛋白。蛋白水解靶向嵌合体（proteolysis-targeting chimeras, PROTACs）是一类异双功能分子，由靶蛋白配体与E3泛素连接酶募集部分连接而成。通过将AR与E3连接酶拉近，PROTACs诱导AR泛素化并随后经蛋白酶体降解——这一机制不同于单纯拮抗，可克服因AR突变或过表达产生的耐药性。该方法在前列腺癌中的临床潜力已得到证实，AR降解剂bavdegalutamide（ARV-110）在临床前模型中实现了强有力的肿瘤生长抑制，并成为首个进入人体临床试验的PROTAC。在AGA背景下，AR降解提供了一种概念上具有吸引力的策略：与仅阻断配体结合不同，完全清除受体可更有效地破坏驱动毛囊微型化的致病性雄激素信号。尽管局部给药仍是关键考量，但PROTAC设计的持续进展（包括优化透皮理化性质）表明，该技术最终可能转化为雄激素介导脱发的治疗手段。
2.3.4 遗传因素与AGA
AGA是一种多因素疾病，遗传因素在其发病机制中起关键作用。研究表明，AGA的遗传率高达80%-95%，X染色体上的基因与AGA密切相关。其中，位于Xq11.2-q12的AR基因是首个且最重要的与AGA相关的基因。AR基因的多态性（如StuI限制性位点变异、CAG及GGC重复序列变异）与AGA发生密切相关。较短的CAG和GGC三联体重复单倍型在脱发男性中更为普遍，提示AR基因表达增加可能参与AGA发病，但该现象存在种族差异。AR基因非编码区的单核苷酸多态性（SNPs）也与AGA相关。此外，5-α还原酶、LGR4、WNT3及FGF5等其他基因的异常表达或变异也可通过影响毛发生长周期共同参与AGA发病。
2.3.5 分子机制
2.3.5.1 Wnt/β-连环蛋白通路
该通路对毛囊发育与再生至关重要。稳定的β-连环蛋白易位至细胞核，促进毛发生长相关基因表达。在AGA中，DHT激活糖原合成酶激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β），导致β-连环蛋白降解，同时下调Wnt激动剂（如Wnt5a和Wnt10b）并上调拮抗剂（如DKK-1），从而抑制毛囊干细胞（hair follicle stem cells, HFSCs）分化。治疗策略包括使用富含miR-21-5p和let-7b-5p的人脐带间充质干细胞外泌体（human umbilical cord mesenchymal stem cells exosomes, hUCMSC-Exo），其可激活人真皮乳头细胞（human dermal papilla cells, hDPCs）中的Wnt/β-连环蛋白通路并促进毛发再生。CXXC5是脱发毛囊中高表达的Wnt负调控因子，进一步损害毛发生长。
2.3.5.2 TGF-β/BMP信号通路
这些通路调控退行期。DHT增强TGF-β1和TGF-β2表达，促进毛囊纤维化及DPC凋亡，同时下调BMP2和BMP4，抑制HFSCs活化。TGF-β/BMP信号与Wnt/β-连环蛋白及其他通路交叉对话，形成调控AGA中毛囊周期的调控网络。
2.3.5.3 Nrf2-ARE通路
DHT诱导的氧化应激升高活性氧（reactive oxygen species, ROS）及丙二醛（malondialdehyde, MDA）水平，损伤毛囊细胞；而Nrf2-ARE通路激活可保护毛囊免受此类氧化应激诱导的生长抑制。正常情况下，Nrf2与Keap1结合于细胞质中；氧化应激触发其解离并核易位，激活NQO1和HO-1等抗氧化基因。在AGA中，Nrf2激活受损削弱抗氧化防御，加速毛囊退化。值得注意的是，马尾松针提取物可通过激活该通路促进AGA模型毛发生长。
2.3.5.4 Sonic Hedgehog（SHH）信号通路
SHH调控休止期向生长期转换及毛发生长周期，但不启动毛囊形态发生。在AGA中，SHH信号下调减少毛囊细胞增殖与分化，损害DPC功能，阻止进入生长期，驱动微型化。肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor, HGF）/c-met通路通过增加毛囊数量及延迟退行期促进毛发生长。Notch失调破坏周期并导致脱发。细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase, ERK）通路通过VEGF和胎盘生长因子（placental growth factor, PLGF）刺激生长，而过量的成纤维细胞生长因子5（fibroblast growth factor 5, FGF5）加速退行期进入。AR/miR-221/胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor 1, IGF-1）轴是关键调控网络：DHT激活AR诱导miR-221，抑制IGF-1并灭活DPCs中的丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）及真皮鞘细胞（dermal sheath cells, DSCs）中的磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B, PI3K/AKT）通路，最终驱动微型化。miR-221与AR（正向）及IGF-1（负向）的相互调控使其成为潜在的生物标志物与治疗靶点。新证据表明，雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin, mTOR）信号也参与AGA进展。
2.3.6 微炎症机制
AGA传统上被视为非炎症性非瘢痕性脱发，但组织学上早已发现炎症证据。Jaworsky等的组织学研究显示，AGA受累头皮活检中毛囊漏斗部和峡部周围存在淋巴细胞浸润，伴肥大细胞脱颗粒及纤维鞘成纤维细胞活化。这表明慢性低度炎症参与毛囊周围纤维化，可能损害毛囊干细胞生态位并干扰正常周期。Mahé等进一步提出AGA中的“微炎症”概念，指出以T细胞为主的炎症浸润可能解释部分患者的治疗抵抗，尤其是对米诺地尔无应答者。AA患者中JAK抑制剂治疗后AGA加重的报道也支持免疫调节可能影响AGA进展。尽管AGA被归类为非瘢痕性，但其微炎症成分（以T细胞浸润、毛囊周围纤维化及肥大细胞活动为标志）值得作为潜在治疗靶点进一步研究。
2.3.7 生活方式与环境因素的影响
生活方式选择显著加重AGA。近期研究发现，高水平压力、睡眠质量差及饮食不规律是AGA的重要危险因素。具体而言，精神压力、睡眠障碍、极端节食及月经不调已被确定为AGA严重程度的促成因素。这些因素可能通过激素失衡及氧化应激增加等多种机制影响AGA。此外，吸烟、饮酒及高体重指数（body mass index, BMI）也与AGA严重程度增加相关。相比之下，规律体力活动似乎具有保护作用，可能通过改善血液循环及减轻压力实现。值得注意的是，除传统生活方式因素外，环境应激源如长波紫外线（ultraviolet A, UVA）辐射也与AGA发病相关。新证据表明，UVA暴露通过激活mTOR信号通路及损害自噬，加剧DHT诱导的DPCs细胞衰老，从而加速毛囊微型化及毛发生长延迟。这种环境触发因素（UVA）与激素驱动因素（DHT）之间的协同作用揭示了AGA病因学的新维度，提示mTOR通路可作为干预的潜在靶点。
2.4 整合遗传结构与临床前模型
AGA的多基因结构（遗传率估计为80%-95%）以AR、5α-还原酶及WNT10A基因的风险等位基因为核心。这些遗传学见解直接指导模型选择。K5-hAR转基因小鼠在基底表皮及外根鞘过表达人AR，复现了易感个体中观察到的雄激素敏感性升高；经DHT处理后，这些小鼠出现毛发轴变细及生长期缩短，可用于解析AR驱动通路的机制。人源化模型进一步桥接转化相关性：将脱发人类头皮移植至免疫缺陷小鼠，可直接评估患者来源的毛囊对雄激素及候选药物的反应——该系统仍是评估因物种间AR信号差异而无法在啮齿类模型中充分测试的药物的金标准。结合遗传学发现的这些模型共同为研究AGA病理生理学及验证新兴疗法提供了连贯框架。
3. AA
AA是一种T细胞介导的慢性组织特异性自身免疫病，靶向毛囊，导致突发性非瘢痕性脱发。其临床谱从小的界限清楚的斑块到全头皮（全秃）或全身（普秃）脱发，通常使用脱发严重程度工具（Severity of Alopecia Tool, SALT）评分进行评估。作为第二大常见脱发类型，AA全球影响约1.47亿人，普通人群患病率为0.1%-0.3%，与1型糖尿病及类风湿关节炎等其他主要自身免疫病的发病率相当。
3.1 AA建模
3.1.1 C3H/HeJ近交系小鼠
C3H/HeJ近交系小鼠是AA研究的关键模型，其特征为自发产生AA样脱发，有助于研究疾病发病机制及识别治疗靶点。该模型阐明了干扰素-γ（interferon-gamma, IFN-γ）在AA中的作用，支持了免疫豁免崩溃理论。这突出了CD4+ T细胞在疾病调控中的重要性及Janus激酶（Janus kinase, JAK）抑制剂作为治疗的潜力。尽管有用，该模型存在局限，如小鼠与人类间的遗传差异及免疫细胞分布与反应的变异。
3.1.2 移植诱导AA模型
为解决自发性C3H/HeJ模型固有的不可预测性与变异性，研究人员开发了皮肤移植诱导AA模型作为补充平台。McElwee及其同事首次证明，将老龄C3H/HeJ自发性AA小鼠的全层皮肤移植至同基因健康受体，可可靠诱导由淋巴细胞介导的炎症驱动的AA样脱发。该方法成功将AA表型以年龄依赖性方式转移至正常C3H/HeJ小鼠，并可从诱导小鼠连续传代至额外受体——这些发现证实了该病的免疫介导性质。这种移植方法具有多项优势：可控的疾病发生、减少的个体间变异，以及能够为机制研究生成更大规模、同步的AA受累小鼠队列。利用该系统，JAK抑制剂巴瑞替尼（baricitinib）处理显著减少了脱发面积，降低了脾脏重量，并阻止了毛囊周围及内部CD8+ T细胞的扩增——这些发现与临床结果一致，验证了该模型的疗效预测价值。与自发性模型不同，移植诱导方法的疾病发生多变且不可预测，而移植诱导方法提供了具有同步疾病起始的受控实验平台，特别适合研究免疫细胞迁移、炎症信号传导及临床前药物评估。
3.1.3 人源化AA小鼠模型
在研究AA这种细胞介导的自身免疫病中，人源化AA小鼠模型是一项关键进展。该方法将健康人类头皮皮肤移植至严重联合免疫缺陷小鼠，然后将富含NKG2D+ 和CD56+ 细胞的IL-2培养的人外周血单个核细胞注射至皮肤内。该方法可可靠地引起局灶性脱发，具有AA的典型特征。该模型显示了NKG2D+ 和CD56+ 细胞在AA发病中的重要性，是寻找新疗法的有用工具。
3.2 发病机制
3.2.1 遗传因素
AA是一种多基因自身免疫病，具有强烈的遗传成分，由遗传与环境因素的复杂相互作用支撑。一项大规模系统综述与荟萃分析的证据显示，显著的遗传易感性表现为17.6%的AA患者报告阳性家族史。风险在第一级亲属中最为显著，其AA患病率高达3.2%，而普通人群仅为0.1%。全基因组关联研究（genome-wide association studies, GWAS）已识别出多个易感位点，包括参与免疫调节（如HLA-DRB1和CTLA4）及毛囊生物学（如ULBP3和IL2RA）的基因。随后一项合并两个GWAS数据集与ImmunoChip数据（3253例病例和7543例对照）的荟萃分析，在主组织相容性复合体（major histocompatibility complex, MHC）内解析出四个独立效应，均提示HLA-DR是关键的病因驱动因素。条件分析确定了HLA-DRβ1中塑造肽结合裂隙的特定氨基酸残基（位置13和37），提示不同的自身抗原库可能触发或延续疾病。除MHC外，该荟萃分析识别出包含ACOXL/BCL2L11（BIM）和GARP（LRRC32）的新位点，通路分析显示自噬/凋亡、TGF-β/Tregs及JAK信号通路存在紊 乱 。 H L A
打赏
