黑色素細胞幹細胞（黃色）周圍的精心交感神經（洋紅色）。急性應激誘導交感神經系統過度活化，釋放大量的神經遞質去甲腎上腺素。去甲腎上腺素驅使黑素細胞幹細胞迅速耗竭並染髮。圖片來源：哈佛大學許氏實驗室
據報道，法國大革命期間瑪麗·安託瓦內特（Marie Antoinette）被捕時，她的頭髮在一夜之間變白。在最近的歷史中，約翰·麥凱恩（John McCain）在越戰期間作為戰俘遭受了重傷，頭髮也因此失去了顏色。
長期以來，軼事將壓力經歷與頭髮變白現象聯繫在一起。如今，哈佛大學的科學家們首次發現了這一過程的確切過程：壓力激活了作為“戰鬥或逃避”反應一部分的神經，繼而對毛囊中的色素再生幹細胞造成了永久性損害。
這項發表在《自然》雜誌上的研究提高了科學家對壓力如何影響人體的認識。
Alvin和Esta Star幹細胞副教授許亞傑（Ya-Chieh Hsu）說：“每個人都有一個軼事，分享壓力如何影響他們的身體，尤其是皮膚和頭髮，這是我們唯一能從外面看到的組織。”和哈佛大學的再生生物學。“我們想了解這種聯繫是否正確，如果是這樣，壓力如何導致多種組織的變化。染髮是一個如此容易獲得且易於處理的系統，此外，我們真的很想知道壓力是否真的導致了頭髮變白。”
縮小罪魁禍首
由於壓力會影響整個身體，因此研究人員首先必須縮小負責將壓力與頭髮顏色聯繫在一起的身體系統。該團隊首先假設壓力會導致色素生成細胞發生免疫攻擊。但是，當缺乏免疫細胞的小鼠仍顯示出頭髮灰白時，研究人員轉向了激素皮質醇。但是，這又是一個死衚衕。
Hsu說：“壓力總是會增加體內皮質醇激素的水平，因此我們認為皮質醇可能起一定作用。” “但是令人驚訝的是，當我們從小鼠身上切除腎上腺以致它們不能產生皮質醇樣激素時，它們的頭髮在壓力下仍會變白。”
在系統地消除各種可能性之後，研究人員開始研究交感神經系統，該系統負責機體的戰鬥或逃跑反應。
交感神經分支到皮膚上的每個毛囊中。研究人員發現，壓力會使這些神經釋放出去甲腎上腺素化學物質，該物質被附近的色素再生幹細胞吸收。
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[底部]。圖片提供：威廉·貢薩爾維斯
永久損壞
在毛囊中，某些幹細胞充當色素生成細胞的儲存庫。當頭發再生時，一些幹細胞會轉變為產生色素的細胞，從而使頭髮著色。
研究人員發現，交感神經中的去甲腎上腺素會導致幹細胞過度活化。所有的幹細胞都轉化為產生色素的細胞，過早地耗盡了儲層。
“當我們開始研究這一點時，我原以為壓力對身體有害，但是我們發現的壓力所帶來的有害影響卻超出了我的想象。” “幾天後，所有色素再生幹細胞都丟失了。一旦它們消失了，就無法再再生色素。損害是永久的。”
研究人員說，這一發現強調了原本可以保護性的進化反應的負面影響。
“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，急性應激會導致幹細胞永久性耗竭，”該論文的主要作者博士後研究員張兵說。研究。
回答一個基本問題
為了將壓力與頭髮變白聯繫起來，研究人員從全身反應開始，逐步放大到各個器官系統，細胞與細胞之間的相互作用，最後一直延伸到分子動力學。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。
張說：“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。”
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。
他說：“我們知道周圍神經元可以有效調節器官功能，血管和免疫力，但對它們如何調節幹細胞的瞭解還很少。”
“通過這項研究，我們現在知道神經元可以控制幹細胞及其功能，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：“通過精確地瞭解壓力如何影響幹細胞再生色素，我們為了解壓力如何影響人體其他組織和器官奠定了基礎。” “瞭解我們的組織在壓力下如何變化是邁向最終治療的第一步，這可以終止或逆轉壓力的有害影響。在這一領域，我們仍有很多要學習的知識。”
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