Oamenii de știință descoperă legătura dintre sistemul nervos și celulele stem care regenerează pigmentul

Când Marie Antoinette a fost capturată în timpul Revoluției Franceze, părul ei ar fi devenit alb peste noapte. În istoria mai recentă, John McCain a suferit răni grave ca prizonier de război în timpul războiului din Vietnam - și și-a pierdut culoarea în păr.

rezolvarea

Multă vreme, anecdotele au legat experiențe stresante de fenomenul de cenușare a părului. Acum, pentru prima dată, oamenii de știință de la Universitatea Harvard au descoperit exact cum se desfășoară procesul: stresul activează nervii care fac parte din răspunsul de luptă sau fugă, care la rândul său provoacă leziuni permanente celulelor stem regeneratoare de pigmenți din foliculii de păr.

Studiul, publicat în Nature, avansează cunoștințele oamenilor de știință cu privire la modul în care stresul poate afecta corpul.

„Toată lumea are de spus o anecdotă despre modul în care stresul îi afectează corpul, în special în pielea și părul lor - singurele țesuturi pe care le putem vedea din exterior”, a spus autorul principal Ya-Chieh Hsu, Alvin și Esta Star, profesor asociat de celule stem și Biologie Regenerativă la Harvard. „Am vrut să înțelegem dacă această conexiune este adevărată și, dacă da, cum stresul duce la schimbări în diferite țesuturi. Pigmentarea părului este un sistem atât de accesibil și tractabil de început - și, în plus, am fost cu adevărat curioși să vedem dacă stresul conduce într-adevăr la părul cărunt. "

Îngustând vinovatul

Deoarece stresul afectează întregul corp, cercetătorii au trebuit mai întâi să restrângă ce sistem corporal era responsabil pentru conectarea stresului la culoarea părului. Echipa a făcut ipoteza pentru prima dată că stresul provoacă un atac imunitar asupra celulelor producătoare de pigmenți. Cu toate acestea, atunci când șoarecii lipsiți de celule imune încă arătau părul cărunt, cercetătorii au apelat la hormonul cortizol. Dar încă o dată, a fost o fundătură.

„Stresul ridică întotdeauna nivelul hormonului cortizol din organism, așa că am crezut că cortizolul ar putea juca un rol”, a spus Hsu. Dar, în mod surprinzător, când am îndepărtat glanda suprarenală de la șoareci, astfel încât să nu poată produce hormoni asemănători cortizolului, părul lor a devenit încă gri sub stres.

După eliminarea sistematică a diferitelor posibilități, cercetătorii au îmbunătățit sistemul nervos simpatic, care este responsabil pentru răspunsul organismului de luptă sau fugă.

Nervii simpatici se ramifică în fiecare folicul de păr de pe piele. Cercetătorii au descoperit că stresul face ca acești nervi să elibereze norepinefrina chimică, care este preluată de celulele stem din apropiere care regenerează pigmentul.

Daune permanente

În foliculul pilos, anumite celule stem acționează ca un rezervor de celule producătoare de pigmenți. Când părul se regenerează, unele dintre celulele stem se transformă în celule producătoare de pigmenți care colorează părul.

Cercetătorii au descoperit că noradrenalina din nervii simpatici determină activarea excesivă a celulelor stem. Toate celulele stem se transformă în celule producătoare de pigmenți, epuizând prematur rezervorul.

„Când am început să studiem acest lucru, mă așteptam ca stresul să fie rău pentru corp - dar impactul dăunător al stresului pe care l-am descoperit depășea ceea ce mi-am imaginat”, a spus Hsu. "După doar câteva zile, toate celulele stem regeneratoare de pigmenți s-au pierdut. Odată dispărute, nu mai poți regenera pigmentul. Daunele sunt permanente."

Constatarea subliniază efectele secundare negative ale unui răspuns evolutiv de altă natură, au spus cercetătorii.

"Stresul acut, în special răspunsul la luptă sau fugă, a fost considerat în mod tradițional benefic pentru supraviețuirea unui animal. Dar, în acest caz, stresul acut provoacă epuizarea permanentă a celulelor stem", a declarat colegul postdoctoral Bing Zhang, autorul principal al studiul.

Răspunzând la o întrebare fundamentală

Pentru a conecta stresul cu griul părului, cercetătorii au început cu un răspuns al întregului corp și s-au apropiat progresiv de sistemele de organe individuale, interacțiunea celulă-celulă și, în cele din urmă, până la dinamica moleculară. Procesul a necesitat o varietate de instrumente de cercetare pe parcurs, inclusiv metode de manipulare a organelor, nervilor și receptorilor celulari.

„Pentru a trece de la cel mai înalt nivel la cel mai mic detaliu, am colaborat cu mulți oameni de știință într-o gamă largă de discipline, folosind o combinație de abordări diferite pentru a rezolva o întrebare biologică foarte fundamentală”, a spus Zhang.

Printre colaboratori s-au numărat Isaac Chiu, profesor asistent de imunologie la Școala de Medicină Harvard, care studiază interacțiunea dintre sistemul nervos și sistemul imunitar.

„Știm că neuronii periferici reglează puternic funcția organelor, vasele de sânge și imunitatea, dar se știe mai puțin despre modul în care reglează celulele stem”, a spus Chiu.

„Cu acest studiu, știm acum că neuronii pot controla celulele stem și funcția lor și pot explica modul în care interacționează la nivel celular și molecular pentru a lega stresul cu părul de culoare.”

Constatările pot ajuta la iluminarea efectelor mai largi ale stresului asupra diferitelor organe și țesuturi. Această înțelegere va deschide calea pentru noi studii care urmăresc să modifice sau să blocheze efectele dăunătoare ale stresului.

„Înțelegând exact cum stresul afectează celulele stem care regenerează pigmentul, am pus bazele pentru înțelegerea modului în care stresul afectează alte țesuturi și organe din corp”, a spus Hsu. „Înțelegerea modului în care țesuturile noastre se schimbă sub stres este primul pas critic către un eventual tratament care poate opri sau reveni la impactul nociv al stresului. Mai avem multe de învățat în acest domeniu.”

Studiul a fost susținut de Smith Family Foundation Odyssey Award, Pew Charitable Trusts, Harvard Stem Cell Institute, Harvard/MIT Basic Neuroscience Grants Program, Harvard FAS and HMS Dean's Award, American Cancer Society, NIH, Charles A. King Trust Postdoctoral Program de bursă și o subvenție HSCI pentru facultate junior.