Седеть, как хамелеон

«От страха поседел», – говорит нам народная мудрость, но до сих пор это утверждение имело слабое научное обоснование. Группа исследователей из Гарварда в прошлом году, наконец, открыла механизм, из-за которого наши волосы при стрессе приобретают белый цвет.

Физиологические структуры, отвечающие за цвет наших волос, начинаются со стволовых клеток определенного типа. Они называются мезенхимальными (MeSC, Mesenchymal Stem Cells) и представляют собой популяцию клеток, способных дать начало целому ряду других клеток, включая жировые, костные, хрящевые, мышечные и нервные. Трансформируются они и в меланоциты, которые мигрируют к основанию волосяных фолликулов и там вырабатывают пигмент меланин, который, в свою очередь, распространяясь по стержню волоса, окрашивает его по всей длине.

В обычных условиях этот процесс продолжается постоянно. Например, хотя мы и можем покрасить волосы в другой цвет, через определенное время на отрастающих корнях появится тон, присущий нам от природы. 

В старости MeSC и меланоцитов меньше, соответственно меньше и пигмента – и волос теряет цвет, то есть становится седым.

Однако во время стресса мы тоже седеем. Когда наш организм переживает негативное потрясение, на одном из этапов производства меланоцитов и меланина система дает сбой, и вместо нашего естественного цвета волосяные фолликулы получают дозу серого пигмента.

Чтобы понять, как это происходит, ученые поставили эксперимент по воздействию стресс-фактора (боль) на крыс1.

Боль вызывает типичную стрессовую реакцию гипервозбуждения под названием fight or flight (борись или беги), сопровождающуюся повышенной выработкой нейротрансмиттера норадреналина, который отвечает за повышение внимания и импульс к действию, а также связан с мезенхимальными стволовыми клетками. MeSC под действием норадреналина начинают в ускоренном режиме размножаться, дозревать, превращаясь в меланоциты, мигрировать и истощаться.

Общее количество стволовых клеток в организме конечно, пополнить их нечем, поэтому такая стрессовая трата вызывает в итоге «обнуление» запаса мезенхимальных стволовых клеток – и, как следствие, уменьшение числа качественных меланоцитов, способных производить меланин в достаточном количестве.

Но стресс у человека вызывается не только болью. Тяжелая, напряженная работа, плохие отношения с окружающими, эмоциональные потрясения и длительное их переживание – все это точно так же истощает запасы мезенхимальных стволовых клеток. Человек может начать седеть в любом возрасте после 30 лет – время начала и скорость прибавления седины определяются в основном наследственностью, но стресс может очень сильно сдвигать эти рамки.

Цветовая шкала стресса

Новое исследование уточняет данные Гарварда, причем делает это уже на человеческой модели2.

Оно очень значимо для научного мира: изучать поседение волос на людях сложнее, чем на животных, и до сих пор не было достаточно точных методов, позволяющих сопоставить стресс и цвет волос с течением времени, но теперь этот пробел восполнен.

Ученые из Колумбийского университета в новой работе демонстрирует новую методику изучения поседения в масштабе волоса. Оказалось, что, как и годичные кольца деревьев содержат информацию о десятилетиях жизни дерева, волосы содержат информацию о прошедших месяцах и даже годах.

Дело в том, что рост волос – активный процесс. Он происходит внутри волосяных фолликулов и требует много энергии, поставляемой внутриклеточными структурами под названием митохондрии. Пока волосы растут, клетки принимают химические и электрические сигналы тела, к которым, в том числе, принадлежит и выброс гормонов, сопровождающий стресс. Эти воздействия изменяют белки и другие соединения, откладывающиеся в растущем стержне волоса. Когда волос поднимается над кожей, он затвердевает, сохраняя все эти молекулы в стабильной форме. Такое «сохранение» наблюдается в виде изменений в пигментации. Изучение отдельных волосков и сопоставление паттернов изменения цвета с событиями, которые происходили в жизни человека, поможет ученым оценить воздействие различных факторов на цвет волоса, считают авторы работы.

В исследовании приняли участие четырнадцать здоровых людей среднего возраста – небольшая группа, но достаточная для того, чтобы сделать предварительные заключения. Их просили регулярно заполнять «дневник стресса», в котором необходимо было оценивать уровень стресса за каждую пережитую неделю. Потом ученые отобрали у участников 397 образцов волос. Каждый волос разделили на фрагменты длиной в одну двадцатую миллиметра (длина, на которую вырастает волос в час), и подробно рассмотрели.

В процессе исследования выяснились интересные детали. Оказалось, что пигментация волос по всей длине неоднородна. Седые участки волос совпали с записями о стрессе в стрессовых дневниках участников. Таким образом было доказано, что стресс действительно может нарушить нормальный процесс выработки меланина и способствовать обесцвечиванию волос.

Более того, неравномерность окраски зависела от степени стресса. Когда испытуемый сообщал об усилении стресса, волосы теряли меланин. Когда же стресс ослабевал, меланин снова обнаруживался в волосе. То есть на определенных этапах седина была обратима!

Оказалось также, что седина связана и с изменениями белкового состава. Так, в седых участках наблюдаются 13 белков, которых нет в окрашенных. Кроме того, ученые обнаружили, что с сединой связаны изменения в 300 белках.

Также в седеющих по причине стресса волосах существенно увеличивается и экспрессия генов, регулирующих работу митохондрий.

Все вышеперечисленное прямо свидетельствует о том, что изменения в процессах метаболизма, идущих в нашем организме, а также митохондрии как структура, могут играть роль не только в росте волос, но и в возникновении седины и стрессе. Это же открытие косвенно объясняет, почему стрессовая седина возникает так быстро и может быть обратима – протеомные, то есть белковые, особенности поседения волос непосредственно затрагивают множественные метаболические пути, которые обратимы по своей природе и чувствительны к нейроэндокринным факторам, связанным со стрессом. Также в связи с задействованностью белков возникает и шанс того, что на этот процесс можно влиять фармакологически.

Для дальнейшего изучения проблемы исследовательская группа разработала математическую модель, которая имитирует поседение всей шевелюры на протяжении жизни – эксперимент, который невозможно провести на человеке. Модель предполагает, что волосы должны переступить через определенный «порог седины» перед тем, как начать седеть безвозвратно. Это значит, что существует период времени, в который стресс может заставить волосы поседеть, но они снова вернут цвет после окончания действия стресс-фактора.

Значение открытия

Это открытие важно не только как косметологический факт обратимости седины. В будущем мониторинг пигментации волос может дать возможность отследить эффективность процедур, направленных на уменьшение стресса или замедление процессов старения, потому как образование меланоцитов участвует во множестве других реакций нашего организма – от ответа на стресс до энергетических изменений и регулирования продолжительности жизни. Уже сейчас, например, есть работы, показывающие, что при воздействии молодой крови на старых мышей происходит омоложение организма, визуальным проявлением чего является возвращение их окраски, а в упомянутой выше работе улучшения наступали даже при психологическом воздействии3.

Понимание того, как «старые» белые волосы восстанавливают свое «молодое» пигментированное состояние, может также раскрыть новую информацию и о границах адаптативности человеческого старения в целом.

Примечания

• 1. Bing Zhang и другие. Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells
• 2. Ayelet M Rosenberg и другие. Quantitative mapping of human hair greying and reversal in relation to life stress
• 3. Rebo J, Mehdipour M, Gathwala R, Causey K, Liu Y, Conboy MJ, Conboy IM. A single heterochronic blood exchange reveals rapid inhibition of multiple tissues by old blood