Nature：一夜头白有了科学解释，哈佛许雅捷团队解开压力引起白发的谜团

来源：BioWorld

长久以来，很多故事都将压力与白头现象联系在一起。早在春秋时期，就有伍子胥过昭关一夜白头的的传说。据说伍子胥父兄被楚平王所杀，只身逃亡。楚平王在各个城门悬挂伍子胥画像，并且悬赏5万担粮食换他人头。伍子胥被挡在昭关前无法通过，一夜之间竟然愁白了头，竟也因此躲过盘查，成功逃亡吴国。

2020年1月22日，哈佛大学的许雅捷实验室（张兵博士为第一作者）在 Nature 杂志上发表了题为：Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells 的研究论文，首次揭示了这一现象的确切机制：压力启动了作为战或逃反应一部分的交感神经系统，对毛囊中的色素干细胞（Melanocyte stem cells）造成了永久性损害。

“每个人都有关于压力如何影响身体状况的轶事可分享，尤其是涉及皮肤和头发，因为这是我们可从体外看到的最明显的组织”，本文的通讯作者许雅捷博士表示，她目前在哈佛大学干细胞与再生生物学系担任Alvin and Esta Star副教授。“我们想了解这种联系是否真的存在，而如果它确实存在的话，那么压力到底是如何造成各种组织的变化呢？由于头发的颜色非常明显，这为我们研究这个课题提供了一个非常好的系统。”

由于压力会影响整个身体，因此作者首先需要确定压力是通过身体里的哪一种系统来影响头发的颜色。首先作者怀疑压力会引发针对色素细胞的自体免疫攻击。但是，当发现有免疫缺陷的实验小鼠在压力下仍会出现毛发变白的现象时，作者又转向了研究皮质醇激素会不会引发头发变白的现象。但是，这也是一个错误的方向。虽然压力会增加体内皮质醇激素的水平，但令人惊讶的是，当作者切除实验小鼠的肾上腺从而使它们不能再产生皮质醇激素时，实验鼠的毛发在压力下仍会变白。

在系统地排除各种可能性之后，作者开始研究交感神经系统，该系统负责身体的战或逃反应。交感神经链接到皮肤上的每个毛囊中。作者发现，压力会使这些神经释放出大量神经递质去甲肾上腺素，而这些神经递质会直接作用于附近的色素干细胞。

色素干细胞（红色）周围的复杂交感神经（绿色）。急性压力诱导交感神经系统过度活化，释放大量的神经递质去甲肾上腺素。去甲肾上腺素驱使黑素细胞干细胞快速耗竭并使头发灰白。

永久性损害

在毛囊中，色素干细胞充当了色素细胞（Melanocytes）的蓄水池。当头发生长时，一些色素干细胞会转变为产生色素细胞，从而使头发上色。作者发现，交感神经释放的去甲肾上腺素会导致干细胞过度活化。这些干细胞都转化为产生色素的细胞，从而过早地耗尽了干细胞存量。

“在开始研究这一课题的时候，我们已经预期压力会对身体造成损害，但现在这种影响程度远远超出了我们的想象：在短短几天内，所有的色素干细胞消失了。而一旦消失，毛囊将无法再生成色素。这种损害是永久性的”，许雅捷博士评论说。

该研究的第一作者张兵博士说，“以前大家一般认为急性压力，特别是战斗或逃跑反应是有利于生存的保护机制。但我们现在发现在急性压力下这种机制直接导致了干细胞库存的永久性枯竭。这一发现揭示了这种原本在进化上的保护机制所导致的负面效应。”

解决一个基础的生物学问题

为了阐明压力与白发的联系，作者从研究身体生理层面的变化开始，进一步到确定身体内器官系统的作用，然后弄清组成器官的细胞之间的相互作用，最后阐明细胞内分子的调控机制。这一过程需要用到包括生理学，神经学，遗传学和分子生物学的方法。

“因为我们的研究需要再从生理到细胞的多个层面进行，通过与多位不同学科的科学家合作，我们组合了多种技术来解决一个基础的生物学问题”，张兵博士说。

合作者包括哈佛医学院免疫学助理教授Isaac Chiu，他的主要研究方向是神经系统与免疫系统之间的相互作用。Chiu博士说道：“我们知道周围神经元能有效调节器官功能、血管和免疫力，但对它们如何调控干细胞的知识了解还很少。通过这项研究，我们现在知道神经元可以控制干细胞及其功能，并可以解释它们如何在细胞和分子水平上相互作用，而正是这种作用将压力与白发联系了起来。”

这些发现有助于我们研究压力对各种器官和组织的广泛影响，也为寻找阻止和逆转压力破坏性作用的方法指出方向。理解我们的身体如何在压力下发生变化是迈向实现最终治疗的第一步。为了实现这个目标，我们还有很长的路要走。

张兵博士(左)和许雅捷教授（右）

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-1935-3