mówi się, że włosy Marii Antoniny stały się całkowicie białe w noc przed jej ścięciem. Historia ta może być apokryficzna, ale szybkie siwienie włosów jest obecnie powszechnie określane jako syndrom Marii Antoniny. Często zakłada się, że jest to spowodowane stresem — zjawisko, którego najlepszym przykładem mogą być Zdjęcia głów państw przed i po sprawowaniu urzędu., Jednak względny udział starzenia, czynników genetycznych i stresu w siwieniu nie jest znany — częściowo z powodu braku mechanistycznego zrozumienia tego procesu. Pisanie w naturze, Zhang et al.1 zidentyfikować mechanizm regulujący przedwczesne siwienie u myszy, które doświadczyły stresu.
Przeciętna ludzka skóra głowy ma 100 000 mieszków włosowych, a szeroka gama kolorów włosów można znaleźć w całej populacji ludzkiej. Kolor włosów jest determinowany przez komórki zwane melanocytami, które wytwarzają różne kombinacje absorbujących światło pigmentów melaniny2., Melanocyty pochodzą z komórek macierzystych melanocytów (MeSCs), które znajdują się w części mieszków włosowych zwanej wybrzuszeniem. Normalny cykl włosów dzieli się na trzy etapy: regeneracja mieszków włosowych (anagen), degeneracja (katagen) i odpoczynek (telogen). Produkcja melanocytów rozpoczyna się wcześnie w fazie anagenu (rys. 1a). Wraz z wiekiem Pula MeSCs stopniowo się wyczerpuje — pigmentowane włosy stają się zabarwione solą i pieprzem, a następnie po całkowitej utracie pigmentu we wszystkich mieszkach włosowych4 zmieniają kolor na szary, a w końcu na biały.,
Rysunek 1 | komórki macierzyste melanocytów i stres. Komórki macierzyste melanocytów (MeSCs) znajdują się w wybrzuszeniu mieszków włosowych, które jest unerwiane przez neurony współczulnego układu nerwowego, które uwalniają cząsteczkę neuroprzekaźnika noradrenaliny. Mieszek przebiega przez trzy fazy: regenerację (anagen), degenerację (katagen) i odpoczynek (telogen). a, w normalnych warunkach MeSCs migrują z dala od wybrzuszenia (czerwone strzałki) i różnicują się w melanocyty podczas anagenu., Melanocyty syntetyzują pigmenty, które dodają koloru regenerującym włosom. Podczas katagenu i telogenu zaczynają umierać i migrować z niszy(nie pokazano). Jednak w kolejnej fazie anagenu pozostają liczne MeSCs, które zastępują melanocyty. b, Zhang i in.1 pokaż, że stresujące bodźce aktywują współczulny układ nerwowy, zwiększając uwalnianie noradrenaliny w mieszkach włosowych. Noradrenalina powoduje całkowitą konwersję MeSCs do melanocytów, które migrują z niszy w katagenie i telogenie., Mieszek włosowy jest ubogi w MeSCs, które różnicowałyby się w celu zastąpienia tych melanocytów. Bez komórek pigmentowych do barwienia włosów w następnej fazie anagenu, zaczyna wyglądać na szare lub białe.
oprócz starzenia się istnieje kilka czynników, które powodują przedwczesne siwienie, w tym niedobory dietetyczne5, zaburzenia takie jak łysienie plackowate lub bielactwo 6,7 i stres 8, 9. Zhang i in. celem badania roli stresu w procesie siwienia u myszy., Wystawili zwierzęta na trzy różne czynniki stresujące-ból, powściągliwość i model stresu psychologicznego – podczas różnych faz wzrostu włosów. Każdy stresor powodował zubożenie MeSCs z regionu wybrzuszenia, ostatecznie prowadząc do rozwoju plam siwych włosów.
Dominujące teorie zakładają, że siwienie wywołane stresem wiąże się z hormonami (takimi jak kortykosteron) lub reakcjami autoimmunologicznymi 10. Zhang i współpracownicy zbadali te potencjalne mechanizmy, najpierw zapobiegając sygnalizacji kortykosteronem, a następnie podkreślając zwierzęta, które miały osłabiony układ odpornościowy., W obu przypadkach siwienie wystąpiło po stresie, co wskazuje, że ani kortykosterone, ani reakcje autoimmunologiczne nie powodują zaniku MeSC. Autorzy odkryli jednak, że MeSCs ekspresują receptory β2-adrenergiczne, które reagują na noradrenalinę-cząsteczkę neuroprzekaźnika zaangażowaną w reakcję „walki lub ucieczki” na stres. Utrata tego receptora specjalnie w MeSCs całkowicie zablokowała siwienie wywołane stresem.
nadnercza są głównym źródłem krążącej noradrenaliny., Ale, co zaskakujące, naukowcy odkryli, że usunięcie tych gruczołów nie zapobiegło siwieniu w odpowiedzi na stres u myszy.
innym źródłem noradrenaliny jest współczulny układ nerwowy (SNS), który jest bardzo aktywny w odpowiedzi na stres i który napędza reakcję walki lub lotu. Zhang i współpracownicy wykazali, że regiony wybrzuszenia są silnie unerwione przez neurony współczulne, a ablacja SNS za pomocą cząsteczki neurotoksyny lub blokowanie uwalniania noradrenaliny z neuronów współczulnych zapobiegała siwieniu wywołanemu stresem., Następnie autorzy wygenerowali myszy, u których neurony współczulne mogły być Ostro aktywowane, i odkryli, że nadmierna aktywacja SNS u tych myszy powodowała siwienie przy braku stresu. Łącznie wyniki te wskazują, że noradrenalina uwalniana z aktywnych neuronów współczulnych wyzwala zanik MeSC (ryc. 1b). Co ciekawe, Zhang et al. okazało się, że skłonność obszaru do szarości koreluje z poziomem unerwienia współczulnego.
W Jaki Sposób aktywność współczulna powoduje zubożenie mieszków włosowych?, Zwykle te komórki macierzyste są utrzymywane w stanie uśpienia, aż do odrastania włosów jest wymagane. Jednak kiedy naukowcy śledzili MeSCs oznakowane białkiem fluorescencyjnym, odkryli, że proliferacja i różnicowanie MeSC znacznie wzrasta pod ekstremalnym stresem lub narażeniem na wysoki poziom noradrenaliny. Powoduje to masową migrację melanocytów z dala od wybrzuszenia i nie pozostawia pozostałych komórek macierzystych. Aby jeszcze bardziej potwierdzić ten wynik, naukowcy stłumili proliferację MeSC farmakologicznie i genetycznie., Kiedy proliferacja została stłumiona, wpływ stresu na proliferację, różnicowanie i migrację MeSC został zablokowany.
praca Zhang i współpracowników rodzi kilka pytań. Na przykład, czy mechanizm leżący u podstaw zaniku MeSC w odpowiedzi na stres jest taki sam jak ten, który powoduje siwienie podczas starzenia się? Przyszłe eksperymenty modulujące aktywność SNS przez dłuższy okres określiłyby, czy szarości związane z wiekiem można spowolnić lub przyspieszyć. Być może, w przypadku braku sygnałów współczulnych, MeSCs mają zdolność nieograniczonego uzupełniania, wskazując na sposób opóźnienia szarości związanej z wiekiem.,
czy inne pule komórek macierzystych są podobnie podatne na wyczerpanie komórek macierzystych w odpowiedzi na stres, jeśli One lub komórki tworzące ich niszę ekspresują receptory β2-adrenergiczne? Na poparcie tego pomysłu, hematopoetyczne komórki macierzyste i progenitorowe (Hspc), które powodują powstanie krwi i linii odpornościowych, znajdują się w niszy szpiku kostnego, która zawiera komórki zrębowe,a stymulacja tych komórek przez SNS powoduje, że Hspc opuszcza swoją niszę 11, 12. Być może, podobnie jak MeSCs, stres wyczerpuje Hspc — co mogłoby częściowo wyjaśnić, dlaczego funkcje odpornościowe są upośledzone w odpowiedzi na przewlekły stres13,14., Czy ten rodzaj relacji wykracza poza MeSCs i HSPCs jest kwestią otwartą.
fascynujące jest zastanowienie się, jaką możliwą przewagę ewolucyjną może dać siwienie wywołane stresem. Ponieważ siwe włosy są najczęściej związane z wiekiem, mogą wiązać się z doświadczeniem, przywództwem i zaufaniem15. Na przykład dorosły samiec goryla górskiego (Gorilla beringei beringei), który po osiągnięciu pełnej dojrzałości nabiera siwych włosów na plecach, może dalej przewodzić oddziałowi goryli16., Być może zwierzę, które wytrzymało wystarczająco dużo stresu, aby „zarobić” siwe włosy, ma wyższe miejsce w porządku społecznym, niż zwykle byłoby przyznawane przez wiek danej osoby.
łączenie kropek między stresem, walką lub lotem, wyczerpaniem komórek macierzystych i przedwczesnym siwieniem otwiera kilka możliwości dla przyszłych badań. Poza rozwijaniem terapii przeciwzmarszczkowych, praca Zhang i współpracowników obiecuje lepiej zrozumieć, w jaki sposób stres wpływa na inne baseny komórek macierzystych i ich nisze.