Nature:重磅!揭示壓力導致頭髮變白機制!交感神經過度激活導致色素...

2020-11-25 生物谷

2020年1月27日訊/

生物谷

BIOON/---據報導，法國大革命期間Marie Antoinette被捕時，她的頭髮在一夜之間變白。在最近的歷史中，John McCain在越戰期間作為戰俘遭受了重傷，他的頭髮也掉了色。

長期以來，一些奇聞軼事將壓力經歷與頭髮變白現象聯繫起來。如今，在一項新的研究中，來自美國哈佛大學等研究機構的研究人員首次確切地發現了這個過程是如何進行的：壓力激活了作為戰鬥或逃避反應（fight-or-flight response）一部分的神經，這接著對毛囊中的色素再生

幹細胞

（pigment-regenerating stem cell）造成了永久性損害。這一發現提高了科學家們對壓力如何影響身體的認識。相關研究結果於2020年1月22日在線發表在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

幹細胞

與再生生物學副教授Ya-Chieh Hsu博士。

圖片來自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-1935-3。

Hsu說，「每個人都有關於壓力如何影響他們身體的趣聞，尤其是在他們的皮膚和頭髮上---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聯性是否正確，如果是正確的話，那麼壓力如何導致多種組織發生變化。頭髮色素沉著（hair pigmentation）一種容易觸及的易於處理的過程，除此之外，我們真地很想知道壓力是否真正地導致了頭髮變白。」

縮小罪魁禍首的範圍

鑑於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負責將壓力與頭髮顏色聯繫在一起。他們首先假設壓力會導致對色素產生細胞（pigment-producing cell, 產生色素的細胞）發生免疫攻擊。但是，當缺乏免疫細胞的小鼠仍顯示出毛髮變白時，他們轉向了一種稱為皮質醇的激素。但是，這又是一個死胡同。

Hsu說，「壓力總是會增加體內皮質醇的水平，因此我們認為皮質醇可能起一定作用。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生類似皮質醇的激素時，它們的毛髮在壓力下仍會變白。」

在系統性地消除各種可能性之後，這些研究人員著重關注負責身體鬥或逃跑反應的交感神經系統。

交感神經延伸到皮膚上的每個毛囊中。這些研究人員發現，壓力會使這些神經釋放出化學物去甲腎上腺素，這種物質會被附近的色素再生

幹細胞

吸收。

永久損傷

在毛囊中，某些幹細胞充當色素產生細胞的儲存庫。當頭髮再生時，一些

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會轉變為讓頭髮變色的色素產生細胞。

這些研究人員發現，來自交感神經的去甲腎上腺素會導致這些幹細胞過度激活。這些幹細胞都會轉化為色素產生細胞，從而過早地耗盡了這種

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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，但是我們發現壓力所帶來的有害影響卻超出了我的想像。幾天後，所有色素再生

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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。」

這些研究人員說，這一發現強調了一種原本具有保護作用的進化反應的負面影響。論文第一作者、哈佛大學博士後研究員Bing Zhang說，「急性壓力（acute stress，也譯為急性應激），特別是戰鬥或逃避反應，傳統上被認為對動物的生存有利。但是，在這種情況下，急性壓力會導致某些

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永久性耗竭。」

回答一個基本問題

為了將壓力與頭髮變白聯繫起來，這些研究人員從全身反應開始，逐步縮小到各個器官系統，細胞與細胞之間的相互作用，最後一直到分子動力學。這一過程需要各種研究工具，包括操縱器官、神經和細胞受體的方法。

Zhang說，「為了從最高層次到最小細節，我們與許多學科的許多科學家們合作，使用不同方法的組合來解決一個非常基本的生物學問題。」

這些合作者包括哈佛醫學院

免疫學

助理教授Isaac Chiu，他研究了神經系統與免疫系統之間的相互作用。

Chiu說，「我們知道外周神經元可以有效調節器官功能、血管和免疫反應，但是對它們如何調節幹細胞的了解還很少。通過這項研究，我們如今知道神經元可以控制

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及其功能，並可以解釋它們如何在細胞和分子水平上相互作用，從而將壓力與頭髮變白聯繫起來。」

這些發現有助於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

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，我們為了解壓力如何影響身體的其他組織和器官奠定了基礎。了解我們的組織如何在壓力下發生變化是朝著可以阻止或逆轉壓力的有害影響的最終治療的關鍵第一步。在這一領域，我們仍有很多東西要學習。」（生物谷 Bioon.com）

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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