Es wurde gesagt, dass Marie Antoinettes Haare in der Nacht vor ihrer Enthauptung völlig weiß wurden. Diese Geschichte mag apokryph sein, aber das schnelle Ergrauen der Haare wird heute allgemein als Marie-Antoinette-Syndrom bezeichnet. Es wird oft angenommen, dass es durch Stress verursacht wird — ein Phänomen, das vielleicht am besten durch Fotos von Staatsoberhäuptern vor und nach ihrem Amt veranschaulicht wird., Die relativen Beiträge von Altern, genetischen Faktoren und Stress zum Vergrauen sind jedoch nicht bekannt — teilweise aufgrund mangelnder mechanistischer Kenntnisse des Prozesses. Schreiben in der Natur, Zhang et al.1 identifizieren Sie den Mechanismus der vorzeitigen Vergrauung bei Mäusen, die Stress erlebt haben.
Die durchschnittliche menschliche kopfhaut hat 100,000 haarfollikel, und eine breite palette von haar farben können gefunden werden über die menschliche bevölkerung. Die Haarfarbe wird durch Zellen bestimmt, die Melanozyten genannt werden und verschiedene Kombinationen von lichtabsorbierenden Melaninpigmenten produzieren2., Melanozyten werden von Melanozytenstammzellen (MeSCs) abgeleitet, die sich in einem Teil des Haarfollikels befinden, der als Bulge3 bezeichnet wird. Der normale Haarzyklus ist in drei Phasen unterteilt: Haarfollikelregeneration (Anagen), Degeneration (Katagen) und Ruhe (Telogen). Die Melanozytenproduktion beginnt früh in der Anagenphase (Abb. 1a). Wenn die Menschen älter werden, wird der Pool an MeSCs allmählich erschöpft — und so wird pigmentiertes Haar „Salz-und pfefferfarben“ und wird dann nach einem vollständigen Pigmentverlust in allen Haarfollikeln grau und schließlich weiß4.,
Abbildung 1 | Melanozyten-Stammzellen und stress. Melanozyten-Stammzellen (MeSCs) befinden sich in der Ausbuchtung des Haarfollikels, die von Neuronen des sympathischen Nervensystems innerviert wird, die das Neurotransmittermolekül Noradrenalin freisetzen. Der Follikel durchläuft drei Phasen: regeneration (anagen), degeneration (catagen), und Ruhe (telogen). a, Unter normalen Bedingungen wandern MeSCs von der Ausbuchtung weg (rote Pfeile) und differenzieren sich während des Anagens in Melanozyten., Melanozyten synthetisieren Pigmente, die dem regenerierenden Haar Farbe verleihen. Während Katagen und Telogen beginnen sie zu sterben und wandern aus der Nische (nicht gezeigt). Es bleiben jedoch noch reichlich MeSCs übrig, um die Melanozyten in der nächsten Anagenphase zu ersetzen. b, Zhang et al.1 zeigen, dass stressige Reize das sympathische Nervensystem aktivieren und die Noradrenalinfreisetzung in den Haarfollikeln erhöhen. Noradrenalin bewirkt eine vollständige Umwandlung von MeSCs in Melanozyten, die in Katagen und Telogen aus der Nische wandern., Der Haarfollikel ist von MeSCs erschöpft, die differenziert hätten, um diese Melanozyten zu ersetzen. Ohne Pigmentzellen, die das Haar in der nächsten Anagenphase färben, sieht es grau oder weiß aus.
Abgesehen vom Altern gibt es mehrere Faktoren, die zu vorzeitigem Vergrauen führen, einschließlich Ernährungsdefiziten5,Störungen wie Alopecia areata oder vitiligo6, 7 und Stress8,9. Zhang et al. machen Sie sich daran, die Rolle von Stress im Grauprozess bei Mäusen zu testen., Sie setzten die Tiere in verschiedenen Phasen des Haarwachstums drei verschiedenen Stressfaktoren aus — Schmerzen, Zurückhaltung und ein Modell psychischen Stresses. Jeder Stressor verursachte eine Erschöpfung der MeSCs aus der Ausbuchtung, was schließlich zur Entwicklung von weißen Haarflecken führte.
Vorherrschende Theorien gehen davon aus, dass stressinduziertes Ergrauen Hormone (wie Corticosteron) oder Autoimmunreaktionen beinhaltet10. Zhang und Kollegen untersuchten diese potenziellen Mechanismen, indem sie zunächst die Corticosteron-Signalgebung verhinderten und als nächstes Tiere betonten, die das Immunsystem beeinträchtigt hatten., In beiden Fällen trat nach Stress eine Vergrauung auf, was darauf hindeutet, dass weder Corticosteron noch Autoimmunreaktionen eine MeSC-Erschöpfung verursachen. Die Autoren fanden jedoch heraus, dass MeSCs β2-adrenerge Rezeptoren exprimieren, die auf Noradrenalin reagieren — ein Neurotransmittermolekül, das an der „Kampf-oder Fluchtreaktion“ auf Stress beteiligt ist. Der Verlust dieses Rezeptors speziell in MeSCs blockierte das stressinduzierte Ergrauen vollständig.
Nebennieren sind die Hauptquelle für zirkulierendes Noradrenalin., Überraschenderweise stellten die Forscher jedoch fest, dass das Entfernen dieser Drüsen das Ergrauen als Reaktion auf Stress in den Mäusen nicht verhinderte.
Eine weitere Quelle von Noradrenalin ist das sympathische Nervensystem (SNS), das als Reaktion auf Stress sehr aktiv ist und die Kampf-oder Flugreaktion antreibt. Zhang und Kollegen zeigten, dass Ausbuchtungsregionen von sympathischen Neuronen stark innerviert werden und dass die Ablation des SNS unter Verwendung eines Neurotoxinmoleküls oder die Blockierung der Freisetzung von Noradrenalin aus sympathischen Neuronen stressinduziertes Ergrauen verhinderte., Als nächstes erzeugten die Autoren Mäuse, in denen sympathische Neuronen akut aktiviert werden konnten, und fanden heraus, dass eine Überaktivierung des SNS bei diesen Mäusen in Abwesenheit von Stress eine Vergrauung verursachte. Zusammen zeigen diese Ergebnisse, dass Noradrenalin, das aus aktiven sympathischen Neuronen freigesetzt wird, eine MeSC-Erschöpfung auslöst (Abb. 1b). Interessanterweise, Zhang et al. es wurde festgestellt, dass die Neigung eines Bereichs, grau zu werden, mit seiner sympathischen Innervation korreliert.
Genau wie verursacht sympathische Aktivität eine Erschöpfung von MeSCs aus Haarfollikeln?, Normalerweise werden diese Stammzellen in einem Ruhezustand gehalten, bis ein Nachwachsen der Haare erforderlich ist. Als die Forscher jedoch MeSCs nachverfolgten, die mit einem fluoreszierenden Protein gekennzeichnet waren, stellten sie fest, dass die MeSC-Proliferation und-differenzierung unter extremer Belastung oder Exposition gegenüber einem hohen Noradrenalinspiegel deutlich zunehmen. Dies führt zu einer Massenmigration von Melanozyten von der Ausbuchtung weg und hinterlässt keine verbleibenden Stammzellen. Um dieses Ergebnis weiter zu bestätigen, unterdrückten die Forscher die MeSC-Proliferation pharmakologisch und genetisch., Als die Proliferation gedämpft wurde, wurden die Auswirkungen von Stress auf die MeSC-Proliferation, Differenzierung und Migration blockiert.
Die Arbeit von Zhang und Kollegen wirft mehrere Fragen auf. Ist zum Beispiel der Mechanismus, der der MESC-Erschöpfung als Reaktion auf Stress zugrunde liegt, derselbe wie der, der während des Alterns Vergrauung verursacht? Zukünftige Experimente, die die SNS-Aktivität über einen längeren Zeitraum modulieren, würden bestimmen, ob das altersbedingte Ergrauen verlangsamt oder beschleunigt werden kann. Vielleicht haben MeSCs in Ermangelung sympathischer Signale die Fähigkeit zur unbegrenzten Auffüllung und weisen auf eine Möglichkeit hin, die altersbedingte Vergrauung zu verzögern.,
Sind andere Pools von Stammzellen ähnlich anfällig für Stammzellenabbau als Reaktion auf Stress, wenn sie oder die Zellen, aus denen ihre Nische besteht, β2-adrenerge Rezeptoren exprimieren? Zur Unterstützung dieser Idee befinden sich hämatopoetische Stamm-und Vorläuferzellen (HSPCs), die Blut-und Immunlinien hervorrufen, in einer Knochenmarknische, die Stromazellen enthält,und die Stimulation dieser Zellen durch das SNS bewirkt, dass HSPCs ihre Nischen verlassen11, 12. Vielleicht erschöpft Stress wie MeSCs HSPCs-was teilweise erklären könnte, warum die Immunfunktion als Reaktion auf chronischen Stress beeinträchtigt ist13,14., Ob diese Art von Beziehung über MeSCs und HSPCs hinausgeht, ist eine offene Frage.
Es ist faszinierend zu sehen, welchen evolutionären Vorteil eine stressinduzierte Vergrauung haben kann. Da graues Haar am häufigsten mit dem Alter verbunden ist, könnte es mit Erfahrung, Führung und Vertrauen verbunden sein15. Zum Beispiel können erwachsene männliche Silverback-Berggorillas (Gorilla Beringei beringei), die nach Erreichen der vollen Reife graue Haare auf dem Rücken bekommen, eine Gorillatruppe anführen16., Vielleicht hat ein Tier, das genug Stress ertragen hat, um graue Haare zu „verdienen“, einen höheren Platz in der sozialen Ordnung als normalerweise durch das Alter dieses Individuums.
Die Verbindung der Punkte zwischen Stress, Kampf oder Flucht, Stammzellenabbau und vorzeitigem Ergrauen eröffnet mehrere Wege für zukünftige Forschung. Neben der Entwicklung von Anti-Grau-Therapien verspricht die Arbeit von Zhang und Kollegen ein besseres Verständnis dafür, wie Stress andere Stammzellpools und ihre Nischen beeinflusst.