科學家找到壓力讓頭髮變白的原因。研究顯示,當小鼠受到壓力時,來自交感神經系統的信號會導致其毛囊中幹細胞數量的消耗。這一發現揭示了為什麼壓力會使頭髮過早變白。

 

中國歷史上多有一夜白頭的故事,據傳,瑪麗皇后在上斷頭台前,竟然一夜白頭。這些傳言可能是有些誇大,但頭髮迅速變白這個現象如今已被廣泛稱為瑪麗安托瓦內特綜合症。人們通常認為這是壓力造成的,而國家元首在就任前後的對比相片也許是這種現象的最好例證。然而,究竟衰老、遺傳、和壓力等因素對產生白髮有多大影響,我們尚不清楚,部分原因是我們仍對這一過程缺乏機制上的瞭解。Zhang等人在《自然》雜誌上發表的論文則確定了經歷過壓力的小鼠之體毛過早轉白的機制。

 

人類的頭皮平均有10萬個毛囊,而在各色人種中可以發現各種各樣的髮色。頭髮的顏色是由黑色素細胞決定的,這些細胞會產生不同組合的吸光黑色素。黑色素細胞來自於黑色素細胞幹細胞(MeSC),它是毛囊的一部分,位於毛囊突起的部位。黑色素細胞的生成始於早期的生長期。隨著年齡的增長,MeSC會逐漸耗盡,因此,附有色素的頭髮會逐漸變為灰色,最後在所有毛囊中的色素完全喪失後,變成白色。


 

1|黑色素細胞幹細胞受壓力的影響
黑色素細胞幹細胞(MeSC)位於毛囊的突起處,由釋放神經遞質分子正腎上腺素的交感神經系統的神經元支配。毛囊的活動周期分為三個階段: 生長期(anagen)、退化期(catagen)、和休止期(telogen)

a, 在正常情況下,MeSC從突起處(紅色箭頭)流出後分化成黑色素細胞在毛髮再生階段和黑色素細胞合成色素,為再生的頭髮增添色彩。在退行和休息階段,MeSC開始死亡和流出微環境(未顯示)。然而,為數眾多的MeSC仍然存在,並仍可以在下一個再生階段取代黑色素細胞。

b,    Zhang等人的研究指出,壓力刺激會啟動交感神經系統並增加毛囊中的正腎上腺素釋放,而正腎上腺素將促使MeSC完全轉化為黑色素細胞,並在退行和休息階段中遷移出微環境。毛囊一旦耗盡可進一步分化成黑色素細胞的MeSC,在下一個生長期,將沒有任何色素細胞供頭髮染色,頭髮就開始呈現灰色或白色。

 

除了年齡增長,尚有幾項因素會造成髮色過早變白,包括不當飲食、疾病(如脫髮或白斑)、和壓力等。Zhang等人著手測試壓力在小鼠體毛變白過程中的作用,他們將小鼠分別依其毛髮生長的不同階段,暴露於三種不同的壓力源: 疼痛、約束、和心理壓力模型中。結果顯示每種因素都會導致突起部位的MeSC消耗,最終導致白髮或斑塊的形成。

 

一般認為,因壓力產生的灰化現象與激素(如皮質酮)或自身免疫反應有關。Zhang研究了這些潛在的機制,首先,他們的團隊通過防止皮質酮的信號傳導,然後對免疫系統受損的動物進行刺激。在這兩種情況下,刺激後都出現了灰化現象,這表明皮質酮和自身免疫反應都不會導致MeSC的耗竭。然而,Zhang發現MeSC能傳遞β2-腎上腺素受體,可對正腎上腺素,即一種涉及" fight or flight "之壓力反應的神經遞質分子,作出反應。若MeSC失去這種受體,則可完全阻斷由壓力引起的灰化現象。

 

腎上腺是迴圈正腎上腺素的主要來源器官。但令人驚訝的是,研究人員發現,去除腎上腺腺體並不能防止小鼠在刺激反應下出現灰白現象。

 

正腎上腺素的另一個來源是交感神經系統(SNS)。交感神經系統在刺激反應中高度活躍,並驅動fight or flight反應。Zhang及其同事研究表明,突起部位高度受交感神經元支配,若使用神經毒素分子消融SNS,或者阻斷交感神經元釋放正腎上腺素,可防止壓力引起的灰化。隨後,Zhang以交感神經元可以被急速啟動的小鼠作實驗,並發現這些小鼠若SNS過度啟動,則在沒有壓力的情況下也會導致灰白。這些結果共同表明,活躍的交感神經元釋放的正腎上腺素會引發MeSC耗竭(1b)。有趣的是,Zhang等人進一步發現,某區域變灰白的傾向性與其交感神經支配水準相關。

 

交感神經活動究竟是如何導致毛囊中MeSC的耗竭?通常情況下,這些幹細胞會維持在休眠狀態,直到需要再生毛髮為止。然而,當研究人員追蹤用螢光蛋白標記的MeSCs時,他們發現在極端壓力或暴露在高水準的正腎上腺素下,MeSC的增殖和分化明顯增加。這就導致黑色素細胞大規模遷移,離開了毛囊突起的部位,而沒有留下剩餘的幹細胞。為了進一步證實這一結果,研究人員以藥物和基因手段抑制了MeSC的增殖,發現當增殖受到抑制時,壓力對MeSC增殖、分化和遷移的影響即被阻斷。

 

Zhang及其團隊的研究成果引發了幾個疑問,例如,MeSC在應對壓力時的耗竭機制是否與因衰老過程而導致灰白的機制相同?未來的實驗將在更長時間地調節SNS活動,以確定與年齡相關的變老是否可以被減緩或加速。也許,在沒有交感神經信號干擾的情況下,MeSCs有能力進行無限制的補充,這將為延緩與衰老有關的灰白現象指出了一條途徑。

 

灰髮本身可能具有的進化優勢是很有趣的議題。因為灰髮最常與年齡有關,容易與經驗、領導力、和信任連結。例如,成年雄性銀背大猩猩(Gorilla beringei beringei),在達到完全成熟,背上長出白髮後即獲得領導一個大猩猩群落的權力。一個動物如果承受了足夠的壓力,因而長出了灰髮,那麼它在社會秩序中的地位就會比一般的個體年齡所賦予的更高。

 

將壓力、fight or flight、幹細胞消耗、和過早變白等因素聯繫起來,為未來的研究開闢了途徑。除了抗衰老療法外,Zhang及其同事的研究有望使人們更好地瞭解壓力如何影響其他幹細胞以及相關的利基。(以上整理自nature 期刊)

 

補充:

戰鬥或逃跑反應(Fight-or-flight response,心理學,生理學名詞,為1929年美國生理學家懷特·坎農(Walter Cannon)所創建,其發現機體經一系列的神經和腺體反應將被引發應激,使軀體做好防禦、掙扎或者逃跑的準備。不同的荷爾蒙雌激素、睪酮和皮質醇都影響人們如何對壓力作反應。

 

這種應激反應的中心位於丘腦下部,包括了許多種情緒反應。丘腦下部有時被視作應激中心,因為其在緊急事件中具備雙重功能:對於自主神經系統(ANS)的控制,以及對垂體腺的控制。

 

兩性在「戰鬥或逃跑反應」中表現有差異:較之女性,男性更傾向於「戰鬥」反應;較之男性,女性更傾向於「逃跑」反應,或尋求他人幫助。(維基百科)

 

交感神經(拉丁語:Sympathicus;英語:sympathetic nervous system (SNS))和副交感神經共同組成自主神經系統。大部分的器官受到兩者的共同支配,大部分情況下,兩者相互拮抗(例外:唾液分泌),因而可以實現對該器官的精細調節,實現內環境的穩態。交感神經一般控制與興奮相關的行為,即戰鬥或逃跑反應。(維基百科)

 

皮質固酮corticosterone)是一種醣皮質固酮(glucocorticoid),它是從腎上腺皮質所製造的類固醇,在人體的發展、生長、免疫反應與心血管功能上扮演極為重要的角色。它們主要影響碳水化合物、蛋白質、脂肪代謝,有抗發炎的功效,並且能調節甲狀腺功能,也能增加對抗壓力的能力。因此,皮質固酮(corticosterone)含量改變,可能代表腎上腺功能有重要改變,進而影響個體的活力大小、情緒狀態、對疾病抵抗力,以及整體的健康狀態。(蘇品源 著作 - 2002)

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