В течение долгого времени анекдоты связывали стрессовые переживания с феноменом поседения волос. Теперь ученые Гарвардского университета впервые выяснили, как именно происходит этот процесс: стресс активирует нервы, которые являются частью реакции «бей или беги», что, в свою очередь, вызывает необратимое повреждение регенерирующих пигмент стволовых клеток в волосяных фолликулах.
Исследование, опубликованное в журнале Nature, расширяет знания ученых о том, как стресс может влиять на организм.
«У каждого есть анекдот, которым можно поделиться о том, как стресс влияет на его тело, особенно на их кожу и волосы – единственные ткани, которые мы можем видеть снаружи», – сказал старший автор Я-Чие Хсу, доцент кафедры стволовых клеток Элвина и Эста Стар. Клеточная и регенеративная биология в Гарварде. «Мы хотели понять, верна ли эта связь, и если да, то как стресс приводит к изменениям в различных тканях.
Пигментация волос – это такая доступная и управляемая система для начала, и, кроме того, нам было искренне любопытно узнать, действительно ли стресс приводит к поседению волос. "
Сужение виновника
Поскольку стресс влияет на все тело, исследователи сначала должны были сузить, какая система организма отвечает за связь стресса с цветом волос. Команда сначала предположила, что стресс вызывает иммунную атаку на клетки, вырабатывающие пигмент. Однако, когда у мышей, лишенных иммунных клеток, все еще проявлялось поседение волос, исследователи обратились к гормону кортизолу.
Но еще раз это был тупик.
«Стресс всегда повышает уровень гормона кортизола в организме, поэтому мы подумали, что кортизол может сыграть свою роль», – сказал Сюй. «Но что удивительно, когда мы удалили надпочечники у мышей, чтобы они не могли вырабатывать кортизолоподобные гормоны, их волосы все еще поседели под воздействием стресса."
После систематического исключения различных возможностей исследователи отточили симпатическую нервную систему, которая отвечает за реакцию организма «бей или беги».
Симпатические нервы разветвляются в каждый волосяной фолликул на коже.
Исследователи обнаружили, что стресс заставляет эти нервы выделять химический норадреналин, который поглощается близлежащими регенерирующими пигмент стволовыми клетками.
Постоянный ущерб
В волосяном фолликуле определенные стволовые клетки действуют как резервуар клеток, вырабатывающих пигмент. Когда волосы регенерируют, некоторые стволовые клетки превращаются в производящие пигмент клетки, окрашивающие волосы.
Исследователи обнаружили, что норэпинефрин из симпатических нервов вызывает чрезмерную активацию стволовых клеток. Все стволовые клетки превращаются в клетки, вырабатывающие пигмент, преждевременно истощая резервуар.
«Когда мы начали изучать это, я ожидал, что стресс вреден для организма, но пагубное воздействие стресса, которое мы обнаружили, было за пределами того, что я себе представлял», – сказал Сюй. "Спустя всего несколько дней все регенерирующие пигмент стволовые клетки были потеряны. Как только они исчезнут, вы больше не сможете регенерировать пигмент.
Ущерб постоянный."
По словам исследователей, открытие подчеркивает негативные побочные эффекты эволюционной реакции, которая в остальном защищает.
"Острый стресс, особенно реакция" бей или беги ", традиционно считалась полезной для выживания животного. Но в этом случае острый стресс вызывает необратимое истощение стволовых клеток », – сказал научный сотрудник Бин Чжан, ведущий автор исследования.
Отвечая на фундаментальный вопрос
Чтобы связать стресс с поседением волос, исследователи начали с реакции всего тела и постепенно перешли к отдельным системам органов, межклеточному взаимодействию и, в конечном итоге, вплоть до молекулярной динамики. Процесс потребовал разнообразных исследовательских инструментов, включая методы манипулирования органами, нервами и клеточными рецепторами.
«Чтобы перейти от высочайшего уровня к мельчайшим деталям, мы сотрудничали со многими учеными из самых разных дисциплин, используя комбинацию различных подходов для решения очень фундаментального биологического вопроса», – сказал Чжан.
В числе сотрудников был Исаак Чиу, доцент кафедры иммунологии Гарвардской медицинской школы, который изучает взаимодействие нервной и иммунной систем.
«Мы знаем, что периферические нейроны мощно регулируют функции органов, кровеносные сосуды и иммунитет, но меньше известно о том, как они регулируют стволовые клетки», – сказал Чиу.
«Благодаря этому исследованию мы теперь знаем, что нейроны могут контролировать стволовые клетки и их функции, и можем объяснить, как они взаимодействуют на клеточном и молекулярном уровне, чтобы связать стресс с поседением волос."
Полученные данные могут помочь пролить свет на более широкие последствия стресса для различных органов и тканей.
Это понимание проложит путь для новых исследований, направленных на изменение или блокирование разрушительного воздействия стресса.
«Точно понимая, как стресс влияет на стволовые клетки, регенерирующие пигмент, мы заложили основу для понимания того, как стресс влияет на другие ткани и органы тела», – сказал Сюй. "Понимание того, как наши ткани изменяются под воздействием стресса, является первым важным шагом на пути к окончательному лечению, которое может остановить или обратить вспять пагубное воздействие стресса.
Нам еще есть чему поучиться в этой области."
Исследование проводилось при поддержке премии Odyssey Award Фонда семьи Смитов, благотворительного фонда Pew Charitable Trusts, Гарвардского института стволовых клеток, программы грантов Гарвардского университета / Массачусетского технологического института по базовой нейробиологии, Гарвардского агентства FAS и премии HMS Dean’s Award, Американского онкологического общества, NIH, Фонда Чарльза А. Программа стипендий King Trust для получения докторской степени и грант для младших преподавателей HSCI.