Мыши, седые от стресса: раскрыт механизм синдрома Марии-Антуанетты

Ученые из Гарварда обнаружили, что постоянная активация симпатических нервных волокон в ответ на стресс вызывает повреждение стволовых клеток меланоцитов у мышей, что приводит к разрушению пигмента и поседению шерсти.

Изображение:

Симпатическая иннервация (розовый) стволовых клеток меланоцитов (желтый). Стресс индуцирует гиперактивацию симпатической нервной системы, причем высвобождается нейромедиатор норадреналин. Он подавляет стволовые клетки меланоцитов, и волос становится седым.

Credit: Bing Zhang and Ya-Chieh Hsu

Существует легенда о том, что волосы Марии-Антуанетты стали совершенно седыми в ночь перед ее обезглавливанием. В настоящее время поседение волос от стресса называют синдромом Марии-Антуанетты. Считается, что при стрессе действительно может разрушаться пигмент в волосах.

Группа ученых из Гарварда раскрыла механизм влияния стресса на преждевременное поседение у мышей. Для моделирования стресса у животных с черной шерстью использовали три подхода. Одной группе ограничивали подвижность, периодически помещая в тесные клетки. Вторую подвергали хроническому непредсказуемому стрессу неделями: наклоняли клетки, изолировали, поливали водой, пересаживали из одной клетки в другую, включали и выключали свет случайным образом. Третьей группе вкалывали аналог капсаицина — раздражающего вещества стручкового перца. Всех животных предварительно депилировали.

Цвет волос зависит от активности меланоцитов, которые производят светопоглощающий пигмент меланин. Предшественники меланоцитов — стволовые клетки (MeSCs, melanocyte stem cells) — имеют нейральное происхождение и развиваются в эмбриогенезе из клеток нервного гребня. С возрастом пул стволовых клеток постепенно истощается, и волосы постепенно седеют. Влияет на активность меланоцитов и стресс.

Ранее утверждалось, что вызванная стрессом седина появляется из-за действия стрессового гормона кортикостерона (аналог кортизола у грызунов) или в результате аутоиммунных реакций. Ученые разрушили рецепторы кортикостерона на меланоцитах подопытных мышей, экспрессируя в них систему рекомбинации CreERT2, а для проверки гипотезы об иммунном механизме провели эксперименты на животных, не имеющих Т- и В-лимфоцитов. В обоих случаях после стресса у животных появлялись седые участки на вновь выросшей шерсти. То есть истощение стволовых клеток меланоцитов не вызывается ни кортикостероном, ни аутоиммунными реакциями.

Тогда в чем механизм поседения (правда, не тех волос, которые отросли до стресса, а новых поколений)?

Проведя секвенирование транскриптома, авторы обнаружили, что MeSC экспрессируют в большом количестве β2-адренергические рецепторы, которые активируются норадреналином — нейромедиатором, осуществляющим реакцию «бей или беги» (fight or flight) при стрессе. Мыши, нокаутные по β2-адренергическим рецепторам не седеют при воздействии стресса. Удивительно, но исследователи обнаружили, что при удалении надпочечников — желез, производящих норадреналин, — у мышей продолжали появляться седые участки на шкуре.

Помимо надпочечников, норадреналин выделяется из симпатических нервных волокон. Когда ученые создали линию мышей, у которых возможна чрезмерная активация симпатических нейронов, выяснилось, что такая активация вызывает поседение даже в отсутствие стресса. Значит, заключили они, поседение при воздействии стресса происходит при сильной активации симпатической нервной системы.

Далее исследователи отслеживали меченные флуоресцентным белком стволовые клетки меланоцитов и обнаружили, что их пролиферация и дифференцировка заметно увеличиваются при стрессе или от действия норадреналина. Это приводит к их массовой миграции из пула, где больше не остается стволовых клеток. Когда ученые ингибировали пролиферацию MeSC фармакологически и на нокаутных мышах, влияние стресса на миграцию стволовых клеток было прекращено.

«Острый стресс, и в особенности реакция «бей или беги», традиционно считается благоприятной для выживания животного. Но в этом случае острый стресс вызывает постоянное истощение пула стволовых клеток», — сказал доктор Бин Чжан, первый автор опубликованной статьи.

Источник

Zhang, B., et al. // Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells // Nature (2020); DOI: 10.1038/s41586-020-1935-3

Добавить в избранное

Вам будет интересно