Nature：重磅！揭示壓力導(dǎo)致頭發(fā)變白機制！交感神經(jīng)過度激活導(dǎo)致色素再生干細胞耗竭
據(jù)報道，法國大革命期間Marie Antoinette被捕時，她的頭發(fā)在一夜之間變白。在最近的歷史中，John McCain在越戰(zhàn)期間作為戰(zhàn)俘遭受了重傷，他的頭發(fā)也掉了色。
長期以來，一些奇聞軼事將壓力經(jīng)歷與頭發(fā)變白現(xiàn)象聯(lián)系起來。如今，在一項新的研究中，來自美國哈佛大學(xué)等研究機構(gòu)的研究人員首次確切地發(fā)現(xiàn)了這個過程是如何進行的：壓力激活了作為戰(zhàn)斗或逃避反應(yīng)（fight-or-flight response）一部分的神經(jīng)，這接著對毛囊中的色素再生干細胞（pigment-regenerating stem cell）造成了永久性損害。這一發(fā)現(xiàn)提高了科學(xué)家們對壓力如何影響身體的認識。相關(guān)研究結(jié)果于2020年1月22日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells”。論文通訊作者為哈佛大學(xué)干細胞與再生生物學(xué)副教授Ya-Chieh Hsu博士。
圖片來自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-1935-3。
Hsu說，“每個人都有關(guān)于壓力如何影響他們身體的趣聞，尤其是在他們的皮膚和頭發(fā)上---這是我們唯一能夠從外面看到的兩種組織。我們想要理解這種關(guān)聯(lián)性是否正確，如果是正確的話，那么壓力如何導(dǎo)致多種組織發(fā)生變化。頭發(fā)色素沉著（hair pigmentation）一種容易觸及的易于處理的過程，除此之外，我們真地很想知道壓力是否真正地導(dǎo)致了頭發(fā)變白?！?/span>
縮小罪魁禍首的范圍
鑒于壓力會影響整個身體，因此這些研究人員首先必須確定哪種身體系統(tǒng)負責(zé)將壓力與頭發(fā)顏色聯(lián)系在一起。他們首先假設(shè)壓力會導(dǎo)致對色素產(chǎn)生細胞（pigment-producing cell, 產(chǎn)生色素的細胞）發(fā)生免疫攻擊。但是，當缺乏免疫細胞的小鼠仍顯示出毛發(fā)變白時，他們轉(zhuǎn)向了一種稱為皮質(zhì)醇的激素。但是，這又是一個死胡同。
Hsu說，“壓力總是會增加體內(nèi)皮質(zhì)醇的水平，因此我們認為皮質(zhì)醇可能起一定作用。但是令人吃驚的是，當我們從小鼠身上切除腎上腺以致它們不能產(chǎn)生類似皮質(zhì)醇的激素時，它們的毛發(fā)在壓力下仍會變白。”
在系統(tǒng)性地消除各種可能性之后，這些研究人員著重關(guān)注負責(zé)身體斗或逃跑反應(yīng)的交感神經(jīng)系統(tǒng)。
交感神經(jīng)延伸到皮膚上的每個毛囊中。這些研究人員發(fā)現(xiàn)，壓力會使這些神經(jīng)釋放出化學(xué)物去甲腎上腺素，這種物質(zhì)會被附近的色素再生干細胞吸收。
永久損傷
在毛囊中，某些干細胞充當色素產(chǎn)生細胞的儲存庫。當頭發(fā)再生時，一些干細胞會轉(zhuǎn)變?yōu)樽岊^發(fā)變色的色素產(chǎn)生細胞。
這些研究人員發(fā)現(xiàn)，來自交感神經(jīng)的去甲腎上腺素會導(dǎo)致這些干細胞過度激活。這些干細胞都會轉(zhuǎn)化為色素產(chǎn)生細胞，從而過早地耗盡了這種干細胞儲存庫。
Hsu說，“當我們開始研究這一點時，我原以為壓力對身體有害，但是我們發(fā)現(xiàn)壓力所帶來的有害影響卻超出了我的想象。幾天后，所有色素再生干細胞都丟失了。一旦它們消失了，你就無法再色素。這種損傷是永久性的?！?/span>
這些研究人員說，這一發(fā)現(xiàn)強調(diào)了一種原本具有保護作用的進化反應(yīng)的負面影響。論文第一作者、哈佛大學(xué)博士后研究員Bing Zhang說，“急性壓力（acute stress，也譯為急性應(yīng)激），特別是戰(zhàn)斗或逃避反應(yīng)，傳統(tǒng)上被認為對動物的生存有利。但是，在這種情況下，急性壓力會導(dǎo)致某些干細胞永久性耗竭?！?/span>
回答一個基本問題
為了將壓力與頭發(fā)變白聯(lián)系起來，這些研究人員從全身反應(yīng)開始，逐步縮小到各個器官系統(tǒng)，細胞與細胞之間的相互作用，最后一直到分子動力學(xué)。這一過程需要各種研究工具，包括操縱器官、神經(jīng)和細胞受體的方法。
Zhang說，“為了從最高層次到最小細節(jié)，我們與許多學(xué)科的許多科學(xué)家們合作，使用不同方法的組合來解決一個非?；镜纳飳W(xué)問題?！?/span>
這些合作者包括哈佛醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)助理教授Isaac Chiu，他研究了神經(jīng)系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)之間的相互作用。
Chiu說，“我們知道外周神經(jīng)元可以有效調(diào)節(jié)器官功能、血管和免疫反應(yīng)，但是對它們?nèi)绾握{(diào)節(jié)干細胞的了解還很少。通過這項研究，我們?nèi)缃裰郎窠?jīng)元可以控制干細胞及其功能，并可以解釋它們?nèi)绾卧诩毎头肿铀缴舷嗷プ饔?，從而將壓力與頭發(fā)變白聯(lián)系起來?！?/span>
這些發(fā)現(xiàn)有助于闡明壓力對各種器官和組織的廣泛影響。這種理解將為開展尋求改變或阻止壓力的破壞作用的新研究鋪平道路。
Hsu說，“通過精確地了解壓力如何影響色素再生干細胞，我們?yōu)榱私鈮毫θ绾斡绊懮眢w的其他組織和器官奠定了基礎(chǔ)。了解我們的組織如何在壓力下發(fā)生變化是朝著可以阻止或逆轉(zhuǎn)壓力的有害影響的最終治療的關(guān)鍵第一步。在這一領(lǐng)域，我們?nèi)杂泻芏鄸|西要學(xué)習(xí)?！?/span>
參考資料：
1.Bing Zhang et al. Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells. Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-1935-3.
2.Solving a biological puzzle: How stress causes gray hair
https://medicalxpress.com/news/2020-01-biological-puzzle-stress-gray-hair.html
3.How the stress of fight or flight turns hair white
https://www.nature.com/articles/d41586-019-03949-8
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