Det har blitt sagt at Marie Antoinette er håret gikk helt hvit på kvelden før hennes halshuggingen. Denne historien kan være oppdiktet, men raske greying av håret er nå allment omtalt som Marie Antoinette syndrom. Det er ofte antatt å være forårsaket av stress — et fenomen som kanskje er best eksemplifisert ved bilder av stats-før og etter at de holdt på kontoret., Men den relative bidrag til aldring, genetiske faktorer og stress til greying er ikke kjent — delvis på grunn av mangel på mekanistiske forståelsen av prosessen. Du skriver i Naturen, Zhang et al.1 identifisere mekanismen som regulerer tidlig greying i mus som har opplevd stress.
Den gjennomsnittlige menneskelige hodebunnen har 100,000 hårsekkene, og et bredt utvalg av hår-farger kan bli funnet på tvers av den menneskelige befolkningen. Hår farge bestemmes av celler som kalles melanocytter, som produserer ulike kombinasjoner av lys-absorberende melanin pigments2., Melanocytter er avledet fra melanocyte stamceller (MeSCs), som er plassert i en del av hårsekken kalt bulge3. Normalt hår syklus er delt inn i tre stadier: hår-follicle regenerering (anagen), degenerasjon (catagen) og hvile (telogen). Melanocyte produksjonen begynner tidlig i anagen fase (Fig. 1a). Som mennesker alder, pool av MeSCs er gradvis opp — og så farget håret blir ‘salt og pepper’ farget, og deretter blir til grå, og til slutt til hvit etter fullstendig tap av pigment i alle hår follicles4.,
Figur 1 | Melanocyte stamceller og stress. Melanocyte stamceller (MeSCs) er lokalisert i bule av hårsekken, som er innervated av nevroner i det sympatiske nervesystemet som slipper nevrotransmitter molekyl noradrenalin. Hårsekken går gjennom tre faser: regenerering (anagen), degenerasjon (catagen) og hvile (telogen). en, Under normale forhold, MeSCs migrere bort fra bule (røde piler) og differensiering til melanocytter i anagen., Melanocytter syntetisere pigmenter som gir farge til å regenerere hår. Under catagen og telogen, begynner de å dø, og migrere ut av nisje (ikke vist). Imidlertid rikelig MeSCs være å erstatte melanocytter i neste anagen fase. b, Zhang et al.1 viser at stressende stimuli som aktiverer det sympatiske nervesystemet, øke noradrenalin utgivelse i hårsekkene. Noradrenalin forårsaker fullstendig konvertering av MeSCs i melanocytter, som vandrer ut av nisje i catagen og telogen., Hårsekken er utarmet av MeSCs som ville ha differensiert for å erstatte disse melanocytter. Uten pigment cellene til å farge håret i neste anagen fase, det begynner å se grå eller hvit.
Bortsett fra aldring, det er flere faktorer som bringer om tidlig greying, inkludert kosttilskudd deficiencies5, lidelser som for eksempel alopecia areata eller vitiligo6,7, og stress8,9. Zhang et al. satt ut for å teste rolle av stress i greying prosessen i mus., De eksponerte dyrene til tre ulike stressfaktorer — smerte, tilbakeholdenhet og en modell av psykologisk stress — under ulike faser av hår vekst. Hver stressfaktor forårsaket uttømming av MeSCs fra bule regionen, til slutt fører til utvikling av flekker med hvitt hår.
Rådende teorier posit at stress-indusert greying innebærer hormoner (som corticosterone) eller autoimmune reactions10. Zhang og kolleger undersøkt disse potensielle mekanismer, først ved å hindre corticosterone signalering og ved siden av å understreke dyr som hadde nedsatt immunforsvar., I begge tilfeller, greying skjedde etter stress, noe som indikerer at verken corticosterone eller autoimmune reaksjoner føre MeSC uttømming. Men forfatterne fant at MeSCs express β2-adrenerge reseptorer, som svarer til noradrenalin — en nevrotransmitter molekyl som er involvert i » fight or flight respons på stress. Tap av denne reseptoren spesielt i MeSCs helt blokkert stress-indusert greying.
Binyrene er den viktigste kilden til sirkulerer noradrenalin., Men, overraskende, forskerne oppdaget at å fjerne disse kjertlene ikke hindre greying i respons til stress i mus.
en Annen kilde av noradrenalin er det sympatiske nervesystemet (SNS), som er svært aktive i respons til stress, og som driver fight-or-flight respons. Zhang og kolleger viste at bule regioner er svært innervated av sympatiske nevroner, og at ablating SNS ved hjelp av en nervegift molekyl, eller blokkere utgivelsen av noradrenalin fra sympatiske nevroner, forhindret stress-indusert greying., Neste, forfatterne generert mus som sympatiske nevroner kan være akutt aktivert, og fant at overactivation av de som ikke er INTERESSERT i disse musene forårsaket greying i fravær av stress. Sammen er disse resultatene indikerer at noradrenalin utgitt fra aktiv sympatiske nevroner utløser MeSC uttømming (Fig. 1b). Interessant, Zhang et al. fant ut at den hang på et område for å slå grå korrelerer med sitt nivå av sympatiske innervation.
Nøyaktig hvordan virker sympatisk aktivitet forårsake uttynning av MeSCs fra hårsekkene?, Normalt, disse stamcellene er opprettholdt i en sovende tilstand til etterveksten er nødvendig. Men når forskerne spores MeSCs merket med et fluorescerende protein, oppdaget de at MeSC spredning og differensiering øke markant under ekstremt stress eller eksponering for et høyt nivå av noradrenalin. Dette resulterer i masse migrering av melanocytter bort fra bule, og etterlater ingen gjenværende stamceller. For å ytterligere bekrefte dette resultatet, forskere undertrykt MeSC spredning farmakologisk og genetisk., Når spredning ble dempet effekten av stress på MeSC spredning, differensiering og migrasjon ble blokkert.
Zhang og kollegers arbeid, reiser flere spørsmål. For eksempel, er den underliggende mekanisme MeSC reduksjon i respons til stress det samme som det som forårsaker greying i løpet av aldring? Fremtidige eksperimenter modulerende SNS aktivitet over en lengre periode ville finne ut om alder-relaterte greying kan bli forsinket eller fremskyndet. Kanskje, i fravær av sympatiske signaler, MeSCs har kapasitet for ubegrenset påfyll, som peker til en måte å utsette alder-relaterte greying.,
andre bassenger av stamceller på samme måte utsatt for stamceller reduksjon i respons til stress, dersom de eller de cellene som utgjør deres nisje express β2-adrenerge reseptorer? Til støtte for denne ideen, haematopoietic stammen og progenitor celler (HSPCs), som gir opphav til blodet og immunsystemet linjene, bor i en benmarg nisje som inneholder stromal celler, og stimulering av disse cellene ved SNS årsaker HSPCs til å forlate sine niche11,12. Kanskje, som MeSCs, stress tapper HSPCs — noe som kan delvis forklare hvorfor immunforsvar er svekket i respons til kronisk stress13,14., Om denne typen forhold strekker seg utover MeSCs og HSPCs er et åpent spørsmål.
Det er fascinerende å vurdere hva som er mulig evolusjonær fordel kan overdras ved stress-indusert greying. Fordi grå hår er som oftest knyttet til alder, det kan være assosiert med erfaring, ledelse og trust15. For eksempel, voksen hann silverback fjellgorillaer (Gorilla beringei beringei), som får grå hår på ryggen etter å ha nådd full modenhet, kan gå på å føre en gorilla troop16., Kanskje et dyr som har tålt nok stress å «tjene» grå hår har en høyere plass i den sosiale orden enn det som ville normalt være gitt av den enkeltes alder.
Koble prikkene mellom stress, fight or flight, stamceller uttømming og tidlig greying åpner opp flere muligheter for fremtidig forskning. Utover å utvikle anti-greying terapi, Zhang og kollegers arbeid lover å innlede en bedre forståelse av hvordan stress påvirker andre stamceller bassenger og sine nisjer.