據說法國國王路易十六的王后瑪麗·安托瓦內特(Marie Antoinette)的頭發,在她被送上斷頭臺的前一天晚上完全白了,當時她才38歲。這個故事有可能是虛構的,但“一夜白頭”的現象現在被稱為“瑪麗·安托瓦內特綜合征”(Marie Antoinette syndrome)。在中國,“一夜白頭”的成語則出自于春秋戰國時期被楚王追殺的伍子胥,在極度的焦慮下,伍子胥的頭發在一夜之間變白了。人們常常認為,這種現象是壓力造成的——這或許最能從國家元首就職前后的照片中得到體現。奧巴馬總統就職和卸任時的對比然而,由于對頭發變灰白的具體機制尚不清楚,衰老、遺傳因素和壓力這三種因素到底對頭發變灰白究竟分別會造成多大程度的影響也是不可知的。近日,哈佛大學研究人員在《自然》雜志上發表了一篇研究,確定了在壓力下的小鼠毛發過早變灰白的機制。人類的頭皮平均有10萬個毛囊,人類也會有各種各樣的頭發顏色。頭發的顏色是由黑色素細胞決定的,這些細胞產生不同組合的吸收光的黑色素。黑色素細胞來自于黑色素干細胞(MeSC),它位于毛囊的凸起部分。頭發的生長周期分為三個階段,分別是生長期(anagen)、退行期(catagen)、休止期(telogen)。頭發的生長周期:生長期、休止期和脫落期(從左至右)
黑色素細胞產生于生長期。隨著人們年齡的增長,黑色素干細胞會逐漸耗盡,產生的色素會有“鹽和胡椒”的顏色,然后變成灰色,最后變成白色。在此之后,在所有毛囊完全喪失色素。
起初研究人員懷疑壓力會造成針對黑色素干細胞的免疫攻擊。但后來被證明是錯誤的理論,因為缺乏免疫細胞的小鼠,仍會出現白發現象。壓力會造成皮質醇激素分泌增加,于是他們懷疑是激素皮質醇造成發色改變。然而當人們去除了小鼠產生皮質醇激素的腺體,小鼠頭發依然會變白。最終科學家們將目光集中在交感神經系統上——這是用于在危險情況下,控制應激反應的身體系統。黑色素干細胞位于毛囊的凸起處,毛囊由交感神經系統的神經元內聯,釋放一種名為去甲腎上腺素的神經遞質分子(neurotransmitter molecule noradrenaline)。黑色素干細胞在正常和壓力情況下的表現從圖a中可以看出,在正常情況下,黑色素干細胞(MeSC)從凸起(紅色箭頭)遷移,并在分析期間分化成黑色素細胞。黑色素細胞合成顏料,使再生頭發變為深色。在退行期和休止期,這些干細胞開始死亡。然而,在下一個生長期階段,仍會有大量新的MeSC來取代死亡的干細胞。而在圖b中,研究人員發現,外界的壓力會刺激并激活交感神經系統,增加毛囊中的腎上腺素釋放。去甲腎上腺素會導致MeSC完全轉化為黑色素細胞,沒有干細胞存留到下一個循環中的生長期階段。由于不再有新的黑色素細胞產生,毛發自然就會變成灰白色。研究人員還對不同的壓力在小鼠毛發變的灰色過程中起到的的作用進行了測試。在頭發生長的不同階段,他們讓小鼠暴露在三種不同的壓力因素中——疼痛、行動限制和心理壓力。三種壓力都導致了隆起區域MeSC的耗竭,最終導致白色毛發的出現。對照組的深色小鼠的圖像比較小鼠進行了疼痛誘導實驗,該實驗導致了色素沉著的喪失此前流行的理論認為,壓力引起的激素變化(如皮質酮)或自身免疫反應是導致毛發變灰白的原因。研究人員檢查了這些潛在的機制,首先通過阻斷皮質酮激素信號,然后通過壓力損害小鼠的免疫系統。在這兩種情況下,皮質酮的變化或自身免疫反應均沒有導致MeSC耗盡。然而,研究人員發現,MeSC的表達依賴于一種腎上腺素受體,這種受體對腎上腺素有反應。腎上腺是腎上腺素的主要來源。但令人驚訝的是,研究人員發現,去除這些腺體并不妨礙小鼠在面對壓力時毛發變灰。腎上腺素的另一個來源是交感神經系統(SNS),它對壓力反應高度活躍,能夠使我們有所謂的“戰或逃”(fight or flight)的效應。研究人員證明,隆起區域是由交感神經元在內側連接的,使用神經毒素分子破壞SNS,或阻止交感神經元釋放腎上腺素,能夠防止壓力引起的毛發變灰。接下來,研究人員對被激活交感神經元的小鼠進行了研究,發現這些小鼠的SNS的過度激活會導致在沒有壓力的情況下毛發變灰。總之,這些結果表明,從有源交感神經元釋放的腎上腺素會觸發MeSC耗盡。那么交感神經究竟是如何導致毛囊中MeSC的耗竭的?通常,這些干細胞保持休眠狀態,直到頭發需要再生。然而,當研究人員追蹤標有熒光蛋白的MeSC時,他們發現MeSC在極端壓力或暴露于高水平的腎上腺素下時,增殖和分化速度會明顯增加。這導致黑色素細胞從凸起中大量遷移,但沒有留下剩余的干細胞。所以,焦慮的確可以讓人白頭,但需要時間,一夜白頭只是夸張的說法。白發除了與壓力、年齡有關,有的時候還可以與經驗、領導力和信任相關。例如,成年雄性銀背山地大猩猩在完全成熟后,背上會長出灰白頭發,進而成為大猩猩群體的首領。在承受了足夠的壓力后,被“染”白毛發的動物,在社群里的地位往往會比年齡帶給它們的地位更高。將壓力、戰或逃效應、干細胞耗竭和過早衰老之間聯系起來,為未來的研究開辟了幾條途徑。比如,知道了頭發變灰白色的機制,研究人員可以著手阻斷這一過程。也許在未來,白發將成為一種新的個性化選擇,而非衰老的標志。https://www.nature.com/articles/s41586-020-1935-3?proof=thttps://www.genengnews.com/news/going-gray-too-soon-scientists-say-it-really-may-be-due-to-stress/(本文未經造就授權,禁止轉載。)
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