若您曾好奇雞皮疙瘩（goosebump）為何會產生，其實有許多人與您懷抱相同疑問——查爾斯·達爾文便是其中之一。他在《物種起源》著作中曾探討此現象。雞皮疙瘩或許能幫助毛皮厚實的動物抵禦寒冷，但人類似乎鮮少從這項反應中獲益。那麼為何它在演化過程中始終保留至今？
哈佛大學與台灣大學等機構的新型小鼠研究揭示了關鍵：引發雞皮疙瘩的細胞類型，同時肩負著調節再生毛囊與毛髮的幹細胞功能。皮膚下引發雞皮疙瘩的收縮肌肉——稱為立毛肌（arrectorpili muscle）的平滑肌——正是連接交感神經與毛囊幹細胞的關鍵橋樑。交感神經的寒冷反應，短期能收縮立毛肌引發雞皮疙瘩，長期則促進毛囊幹細胞活化與新毛髮生長。這些發現使研究者得以更深入理解不同細胞類型的交互作用機制，並將幹細胞活性與外部環境變化建立連結。相關研究成果已於2020年7月16日刊登於《細胞》期刊線上版。論文標題為〈促進雞皮疙瘩形成的細胞類型構築調節毛囊幹細胞的微環境〉。
論文共同通訊作者、哈佛大學幹細胞與再生生物學副教授徐雅潔表示：「我們長期關注外部刺激如何調控幹細胞行為。皮膚是極具吸引力的研究系統。它不僅擁有被周圍多種細胞類型包圍的多重幹細胞，更是人體與外界的界線。因此，這些幹細胞可能對微環境、全身乃至外部環境的各種刺激產生反應。本研究不僅發現了在穩態下調節幹細胞的機制，更識別出能根據外部溫度變化調節幹細胞行為的雙成分微環境。」
毛髮生長調控系統
多數器官由上皮組織、間葉組織與神經組織三種類型構成。在皮膚中，這三類組織以特殊排列組合共存。交感神經作為神經系統的一部分，負責調控身體平衡與對外部刺激的反應。交感神經與間質中的微小平滑肌（即前述立毛肌）相連。此平滑肌同時連結毛囊幹細胞——作為上皮幹細胞的一種，毛囊幹細胞對毛囊再生與創傷修復至關重要。
交感神經與平滑肌的關聯性，廣為人知是雞皮疙瘩現象的細胞基礎。當寒冷刺激促使交感神經細胞發送神經訊號時，這些平滑肌會收縮使毛髮豎立。然而透過電子顯微鏡以極高解析度觀察皮膚後，研究人員發現交感神經不僅連接平滑肌，更與毛囊幹細胞形成直接連結。實際上，神經纖維呈現緞帶狀纏繞於毛囊幹細胞周圍。
許教授指出：「我們得以在超微結構層面實際觀察交感神經與毛囊幹細胞的交互作用。神經細胞通常透過突觸調節其他神經細胞或肌肉等興奮性細胞，但令人驚訝的是，其與毛囊幹細胞形成類似突觸的結構——畢竟毛囊幹細胞並非神經細胞的典型作用標靶。」
研究團隊進一步證實交感神經確實能作用於毛囊幹細胞。交感神經系統通常處於持續低度活化的平衡狀態，以維持身體機能。研究發現這種低強度神經活動能使毛囊幹細胞維持再生準備狀態。當長期處於低溫環境時，交感神經會提升活化強度並釋放更多神經傳導物質。此過程促使毛囊幹細胞急速活化，進而再生毛囊並長出新毛髮。
研究團隊進一步探究維持交感神經與毛囊幹細胞連結的關鍵因素。當移除連接毛囊的平滑肌組織時，交感神經會退縮且兩者連結消失，此現象顯示該平滑肌是連結交感神經與毛囊的必要支撐結構。
此系統的發生機制
研究團隊不僅解析完整毛囊形態，更揭示該系統的發生過程——即平滑肌與交感神經最初如何抵達毛囊。
論文共同第一作者、Hsu實驗室博士後研究員尤莉亞·施瓦茨指出：「我們發現此訊號源自發育中的毛囊本身。」她說明：「毛囊分泌的特定蛋白質會調節平滑肌形成，進而吸引交感神經。進入成年期後，此交互作用將逆轉，交感神經與平滑肌協同調節毛囊幹細胞，促使新毛囊再生。此機制猶如閉合循環，讓發育中的毛囊得以建構自身微環境。」
環境應答機制
透過系列實驗，研究團隊成功辨識出調節毛囊幹細胞的雙成分系統。交感神經是透過神經傳導物質激活毛囊幹細胞的訊號元件，平滑肌則是將神經纖維直接連結至毛囊幹細胞的構建元件。
施瓦茨指出：「毛囊幹細胞具備多元調控機制，是組織再生研究的絕佳模型。此特殊反應有助於將組織再生與溫度變化等外部環境變遷連動。此為雙階段反應：起雞皮疙瘩是短期內提供某種緩解的快速途徑。但當寒冷持續時，這便成為向毛囊幹細胞傳遞『或許該再生新毛皮了』的絕佳機制。」
未來，這些研究者計劃進一步探究外部環境如何影響皮膚幹細胞——無論處於恆常狀態或創傷癒合等修復情境。
許博士指出：「我們生活在不斷變化的環境中。皮膚持續與外界接觸的特性，為研究體內幹細胞如何連結組織生成與動態需求提供了絕佳契機。這正是生物在動態世界中繁衍的關鍵機制。」