主要内容 皮肤表皮是一个分隔的组织，分为毛囊、毛囊间表皮（IFE）、毛囊漏斗和 sebaceous gland（皮脂腺）。所有这些细胞类型由不同的干细胞（SCs）群体维持 11，12。IFE 是一个分层上皮，由一个增殖的基底层和多个层次的分化超基底细胞组成 11。随着终末分化，后分裂的基底细胞在脱落到皮肤表面之前，从基底层剥离到超基底细胞区 11。已经提出了几种模型来解释维持鳞状上皮稳态的细胞机制 12。根据对大鼠的研究，最初提出食道上皮由一个均等潜能群体维持，其中通过分化导致的细胞损失由邻近细胞的复制来补偿 13。随后，基于对小鼠皮肤 IFE 的组织学和增殖动力学分析，其他人提出IFE包括由单个缓慢循环的 SCs 支持的表皮增殖单元的马赛克结构，一个转导放大（TA）细胞池及其分化后代 14。然而，克隆谱系追踪挑战了表皮增殖单位的概念。相反，有人建议 IFE 由一个单一的增殖腔室维持，其中大多数（约 80%）的分裂导致不对称的命运结果。剩余的腔室则通过分化导致平衡的随机 SC 损失或通过复制来替代 1，2，3。进一步的短期活体成像支持单一增殖腔室模型，观察到姐妹细胞之间的时空协调 4 和细胞分裂与损失的局部协调 5。然而，一些观察结果挑战了单腔室模型。首先，谱系追踪揭示了使用与不同靶向启动子表达相关的 CreER 系列的克隆群体在长期存活和生长潜力方面的差异 6，7，8，9，10。其次，在不同实验条件下对背部皮肤表皮的命运测绘研究显示，克隆的细胞数目呈现出富集的证据 9。这一特征在单腔室模型的框架下很难解释。第三，基于角蛋白 10 (Krt10) 启动子的耳部皮肤表皮命运测绘显示出具有有限增殖潜力的增殖细胞的证据。这个结果表明，随后的分化承诺的细胞维持了分裂的能力，这需要多个增殖群体或 SC 状态的连续性 15。最后，对小鼠 9，15，16，17，18，19，20，21，22 和人类组织 23，24 的单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 显示基底细胞群体的异质性。然而，转录状态的功能身份和重要性仍不清楚。除了生殖器官外，动物的性别与器官形态和组织组成的差异有关 25，26，27。在皮肤中，已报告雄性和雌性动物之间的形态差异 28，29，包括激素对伤口愈合的影响 30，31，32。然而，很少有人了解性别或性激素在稳态和修复中对表皮 SC 命运的作用。为了确定皮肤 IFE 中细胞群体的功能身份，强调了从固定样本中获得的克隆数据，其细胞谱系的时间信息只能间接推断。在此，我们通过跟踪耳部皮肤表皮中个别谱系标记细胞及其后代的动态，检查它们的命运。通过结合单细胞基因表达谱分析与生物物理建模，我们表明 IFE 的维持依赖于一种局部协调的随机 SC 更新模式，其中对分化的承诺不是直接的，而是通过一种具有有限增殖潜力的中间 TA 细胞类状态来实现。此外，克隆动态的详细特征揭示了姐妹细胞事件的时间协调，这在雌性小鼠中极为丰富。功能实验将这种协调与性激素在基底细胞动态调节中的作用联系起来。 IFE 细胞的长期成像 为了确定增殖细胞状态的库、它们的谱系关系和耳部皮肤 IFE 的命运模式，我们使用活体显微镜量化 5 个月的时光透视成像中的克隆的大小、组成和空间组织。低剂量的他莫昔芬给 Krt14 creER; iChr-control-mosaic 小鼠的施用诱导了三种核荧光报告基因之一（mCherry、GFP 或 Cerulean）的随机表达，它们相互间隔足以通过时光透视成像明确跟踪克隆。通过记录克隆的空间坐标，可以精确监测它们的动态。