張兵,，哈佛大學(xué)干細(xì)胞與再生生物學(xué)系博士后,，西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博導(dǎo),。
人到底為什么會(huì)一夜白頭,？我們覺得這個(gè)現(xiàn)象非常有趣,，因?yàn)閴毫ζ鋵?shí)是人感知層面上的東西，了解它如何影響身體的健康,，就好比去了解精神跟身體這兩條平行線是如何交匯的,。 大家好,，我叫張兵，目前在西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院做研究員,。我們的主要研究方向是皮膚和毛發(fā)的再生,、更新，包括傷口的愈合,，以及皮膚衰老的機(jī)制等等,。今天想給大家分享一下我們前一階段的工作，就是關(guān)于壓力跟白發(fā)之間的關(guān)系,。在進(jìn)入主題之前,，我先給大家介紹一下我們的皮膚系統(tǒng)。我們的皮膚是由表皮層和真皮層構(gòu)成的,。對(duì)哺乳動(dòng)物來說,，皮膚其實(shí)是身體最大的器官，它占到大概10%到15%的重量,，它可以保護(hù)我們免受病原微生物的侵害,，還可以讓我們保持恒定的體溫。皮膚也是一個(gè)最大的感覺器官,，它可以讓我們感受到環(huán)境的變化，同時(shí)對(duì)外界的刺激做出反應(yīng),。比如有的動(dòng)物當(dāng)它要打架的時(shí)候,，你會(huì)看見它的毛發(fā)立起來；還有的動(dòng)物夏天會(huì)脫毛,，冬天毛發(fā)又會(huì)重新生長(zhǎng),。但對(duì)人來說，皮膚還有一個(gè)更加重要的功能,，就是它決定了我們的顏值,。一個(gè)人美不美，好不好看,，其實(shí)很大程度上取決于他皮膚的狀態(tài)如何,。那到底是什么因素影響了我們皮膚和頭發(fā)的狀態(tài)呢,？除去遺傳因素,，環(huán)境和我們自身的一些變化都對(duì)皮膚健康有著深遠(yuǎn)的影響,，比如前一天晚上有沒有熬夜，睡得好不好,，最近吃的東西是不是太油,，心情怎么樣等等。在所有這些因素當(dāng)中,，有一個(gè)非常有趣的因素,，就是精神壓力。你可能聽說過這個(gè)故事,，這是法國(guó)國(guó)王路易十六的王后,，瑪麗·安托瓦內(nèi)特。在法國(guó)大革命期間,，她被憤怒的革命者處死,。據(jù)說她剛被抓的時(shí)候頭發(fā)還是灰褐色的，而等到她被送上斷頭臺(tái)時(shí),，頭發(fā)已經(jīng)全白了,。這個(gè)故事可能是虛構(gòu)的，但頭發(fā)迅速變白的現(xiàn)象現(xiàn)在被廣泛稱為「瑪麗·安托瓦內(nèi)特綜合癥」,。在我們歷史上也有一個(gè)非常有名的故事,。春秋時(shí)期,，伍子胥被楚王追殺,，在過昭關(guān)時(shí)因?yàn)榉赋钊绾芜^關(guān)，一夜之間黑發(fā)變成了白發(fā),。那有沒有近一點(diǎn)的例子？大家對(duì)這些人物肯定很熟悉,，他們都是美國(guó)總統(tǒng),。這差不多是他們剛剛就職時(shí)候的照片。這是他們離任的時(shí)候,。當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)壓力還是挺大的,。我們覺得這個(gè)現(xiàn)象非常有趣。為什么呢,？因?yàn)閴毫ζ鋵?shí)是人感知層面上的東西，了解它是如何影響身體的健康,，就好比去了解精神跟身體這兩條平行線是如何交匯的,。精神壓力會(huì)不會(huì)加速白發(fā)產(chǎn)生,？作為科研工作者，有了問題,，就可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去找答案。首先我們?nèi)ゲ榱艘郧耙恍╆P(guān)于壓力的研究,，發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，其實(shí)已經(jīng)存在比較成熟的動(dòng)物壓力模型,。比如說一只小鼠,，你可以限制它的行動(dòng),，讓它一天到晚只能呆在一個(gè)地方,，你也可以讓它晝夜顛倒,，或者讓它一直熬夜不睡覺,。大家聽著是不是有點(diǎn)熟悉？可能很多朋友也每天過著這樣的生活,。通過這樣的動(dòng)物模型，我們就可以去模擬人在承受壓力時(shí)身體的狀況,，去進(jìn)行非常精確的一種機(jī)制性的研究。所以我們找了一些黑色的,，有非常多毛發(fā)而且毛發(fā)還亮油油的小鼠,，像不像我們剛畢業(yè)或者是剛開始工作時(shí)頭發(fā)的狀態(tài)？下一步,，我們就給它施加了壓力,。幾個(gè)月后，小鼠變成了這樣,。我們看到結(jié)果的時(shí)候非常吃驚,，我們覺得壓力可能會(huì)有一些影響，但沒有想過會(huì)產(chǎn)生這么大的影響,。所以我們很自然地就在想,，這其中到底是一種什么樣的機(jī)制在起作用？在了解這種機(jī)制之前,，我們先了解一下我們的頭發(fā),。人類的頭皮平均大概有10萬個(gè)毛囊（我感覺我已經(jīng)沒有10萬個(gè)了），頭發(fā)的生長(zhǎng)和顏色,，主要是由毛囊內(nèi)部的干細(xì)胞決定的,。什么是干細(xì)胞？它存在于我們身體的很多器官當(dāng)中,，是一種處于原始狀態(tài)的細(xì)胞,。我們的身體其實(shí)并不是一個(gè)靜止的狀態(tài)，它一直在生長(zhǎng)和更新,。比如說我們皮膚的表皮,，每?jī)蓚€(gè)星期就會(huì)完全更新一次，這種更新的動(dòng)力就是干細(xì)胞,。干細(xì)胞主要做兩個(gè)工作,，第一就是自我復(fù)制，它可以造出更多的自己,。第二,，它可以分化變成別的細(xì)胞。因?yàn)樗梢圆煌５貜?fù)制、分化,，所以可以讓我們的身體進(jìn)行更新,，維持身體的一個(gè)穩(wěn)態(tài)。而對(duì)我們的毛囊來說,，存在兩種干細(xì)胞,，一種是毛囊干細(xì)胞，一種是色素干細(xì)胞,。毛囊干細(xì)胞主要是負(fù)責(zé)做頭發(fā),，色素干細(xì)胞主要是負(fù)責(zé)給頭發(fā)上色，它們兩結(jié)合在一起就產(chǎn)生了有顏色的頭發(fā),。毛囊是有生長(zhǎng)周期的,，分為三個(gè)階段：生長(zhǎng)期、退化期和休止期,。我們?nèi)祟愵^皮上的毛囊大部分時(shí)間都處于生長(zhǎng)期,，生長(zhǎng)期非常非常長(zhǎng)，這就是為什么我們需要不停地剪頭發(fā),。但對(duì)自然界很多別的動(dòng)物來說，它們大部分的毛囊生長(zhǎng)期非常短,，休止期非常長(zhǎng),，它們長(zhǎng)毛是一波一波長(zhǎng)的。這也是為什么當(dāng)你給寵物剪毛后,，它需要很長(zhǎng)時(shí)間才能再長(zhǎng)回來,。那毛囊干細(xì)胞和色素干細(xì)胞分布在哪里呢？這些綠色的就是毛囊干細(xì)胞,，藍(lán)色的就是色素干細(xì)胞,，在休止期的時(shí)候它們都處于休眠狀態(tài)，它們什么也不干,，就待在那里,。而當(dāng)毛囊進(jìn)入生長(zhǎng)期后，這兩種干細(xì)胞就同時(shí)被激活了,。毛囊干細(xì)胞會(huì)開始做一個(gè)新的毛囊,，開始產(chǎn)生頭發(fā)。色素干細(xì)胞被激活后,，就會(huì)分化出成熟的色素細(xì)胞,，不停地給頭發(fā)上色，這樣我們就有了一根有顏色的頭發(fā),。所以我們問的第一個(gè)問題就是,，精神壓力到底是影響了色素干細(xì)胞，還是這種成熟的分化的色素細(xì)胞？為什么這個(gè)問題很重要,，大家想一想,，如果你有干細(xì)胞的話，即使色素細(xì)胞沒有了,，到下一輪毛囊周期的時(shí)候,，你還是可以生成色素細(xì)胞，頭發(fā)還有機(jī)會(huì)上色,。但如果你的色素干細(xì)胞沒了,，就不可能再產(chǎn)生這種分化的色素細(xì)胞了。也就是說,，不管再怎么長(zhǎng),，這頭發(fā)永遠(yuǎn)都是白色的了。我們做了一個(gè)很簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn),。這是我們實(shí)驗(yàn)室非常常見的技術(shù),，叫做免疫熒光染色。這是顯微鏡下的照片,，上面那些紅色點(diǎn)狀的就是色素干細(xì)胞,，下面這一團(tuán)紅色的就是成熟的分化的色素細(xì)胞。然后我們就給小鼠施加壓力,，看它到底影響的是哪一種細(xì)胞,。結(jié)果大家可以看到，這些成熟的色素細(xì)胞還在那里,，但是干細(xì)胞卻消失了,。所以當(dāng)這種毛囊進(jìn)入下一輪生長(zhǎng)周期的時(shí)候,，就只能產(chǎn)生白發(fā)了,。看到這個(gè)結(jié)果的時(shí)候,，我們真的非常吃驚,，我們知道壓力可能會(huì)產(chǎn)生一些影響,，但沒想到它可以直接導(dǎo)致一種干細(xì)胞的消失,。那這種精神層面上的影響,，到底是通過什么樣的機(jī)制傳導(dǎo)到我們的皮膚里面,，然后導(dǎo)致皮膚里的干細(xì)胞消失的呢,？有幾種可能性。其實(shí)跟大部分人想的不一樣,，皮膚結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜,，它里邊有非常多不同種類的細(xì)胞和組織。比如它有豐富的神經(jīng)纖維,，可以讓我們感知周圍的環(huán)境,；它有很多免疫細(xì)胞,，可以讓我們對(duì)抗病原微生物；它還有血管,、脂肪細(xì)胞等等,。那會(huì)不會(huì)是它們當(dāng)中的某些細(xì)胞，間接地傳遞了壓力的影響,？我們首先想到了第一種可能性：免疫細(xì)胞,。為什么是免疫細(xì)胞？因?yàn)樗潜容^容易受精神狀態(tài)影響的一類細(xì)胞,，很多免疫性疾病都跟精神壓力有關(guān),。我們就想，會(huì)不會(huì)是精神壓力導(dǎo)致免疫細(xì)胞紊亂,，讓它們開始攻擊自身的干細(xì)胞呢,？我們做的實(shí)驗(yàn)非常簡(jiǎn)單。有一種小鼠它先天就沒有免疫細(xì)胞,，我們只要給這種小鼠施加精神壓力,，看看它會(huì)不會(huì)長(zhǎng)白發(fā)就行了。左邊是實(shí)驗(yàn)前,。右邊是給它施加壓力之后,。大家可以看到，即使沒有免疫細(xì)胞,，小鼠仍然可以長(zhǎng)出白發(fā),，這就說明免疫細(xì)胞對(duì)產(chǎn)生白發(fā)的過程來說不是最重要的。接下來我們就想,，那會(huì)不會(huì)是精神壓力導(dǎo)致我們身體當(dāng)中的一些激素增多了，比如說腎上腺素,，然后這些激素由血管傳遞到皮膚的各個(gè)地方,，從而導(dǎo)致這種效應(yīng)？所以我們又做了一個(gè)實(shí)驗(yàn),，由于這些壓力激素對(duì)小鼠的生存來說并不是必須的,，我們用手術(shù)的方式就可以讓它不再分泌這些激素，之后再給這只小鼠施加壓力,，看看在沒有這種激素的情況下,，它會(huì)不會(huì)產(chǎn)生白發(fā)。結(jié)果大家可能也猜到了,，還是一樣的,，小鼠繼續(xù)產(chǎn)生白發(fā)。到目前為止我們就有點(diǎn)抓狂了,，因?yàn)檫@兩種其實(shí)都是以前大家認(rèn)為精神壓力導(dǎo)致白發(fā)的假說,，結(jié)果我們驗(yàn)證了事情并不是這樣的。那就還有第三種可能，會(huì)不會(huì)是交感神經(jīng)系統(tǒng),？給大家簡(jiǎn)單介紹一下什么叫做交感神經(jīng)系統(tǒng),。交感神經(jīng)系統(tǒng)是我們自主神經(jīng)系統(tǒng)的一種，自主神經(jīng)系統(tǒng)不需要你的干預(yù),，就能自主地去工作,，這也是為什么我們睡著的時(shí)候仍然可以呼吸，心臟仍然可以跳動(dòng),。交感神經(jīng)系統(tǒng)「纏繞」在我們身體里絕大多數(shù)的組織和器官當(dāng)中,，它在應(yīng)對(duì)壓力時(shí)非常活躍,，并驅(qū)動(dòng)著對(duì)人體來說非常重要的「戰(zhàn)斗或逃跑反應(yīng)」：在有壓力的情況下,，交感神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)被激活，我們會(huì)心跳加速,、出汗,，肌肉也會(huì)變得更加有力。對(duì)于原始人類而言,，遭遇野獸時(shí)可能是戰(zhàn)可能是逃,，這種瞬間的應(yīng)激反應(yīng)對(duì)我們的生存來說是非常重要的。我們就想,，那會(huì)不會(huì)是交感神經(jīng)系統(tǒng)的激活導(dǎo)致干細(xì)胞的消失,？我們首先看了看交感神經(jīng)分布在皮膚的什么位置。結(jié)果發(fā)現(xiàn)它所在的位置離色素干細(xì)胞非常近,。大家應(yīng)該猜到我們接著做了什么實(shí)驗(yàn)了,，其實(shí)套路都是一樣的。我們用了一種神經(jīng)毒素,，非常特異地去除了皮膚當(dāng)中的交感神經(jīng),，然后我們?cè)俳o小鼠施加精神壓力。這是對(duì)照組的小鼠,，它產(chǎn)生了白頭發(fā),。這是去除交感神經(jīng)之后再給壓力的小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它的白發(fā)數(shù)量顯著地減少了,。看到結(jié)果我們非常驚喜,，下一步我們就想，如果我們不給小鼠精神壓力,，只是去激活它的交感神經(jīng),，那頭發(fā)還會(huì)變白嗎？于是我們用人工的方法,，只在這個(gè)圈里面去激活小鼠的交感神經(jīng),。大家可以看到,，我們并不需要去給小鼠施加精神壓力，只要激活這種神經(jīng),，就可以在任何地方產(chǎn)生白發(fā),。最終，我們?cè)诩?xì)胞和分子水平上闡明了這個(gè)機(jī)制到底是怎么回事,。原來,，在一個(gè)正常狀態(tài)下，我們的色素干細(xì)胞是處在一種休眠狀態(tài),。但是在壓力的狀態(tài)下,，我們的交感神經(jīng)系統(tǒng)就會(huì)被過度激活，然后釋放大量的神經(jīng)遞質(zhì)去甲腎上腺素分子,。這種神經(jīng)遞質(zhì)可以跟色素干細(xì)胞上的一種特定的受體相結(jié)合,，于是干細(xì)胞就被喚醒了，開始大量分化,，最后就導(dǎo)致了干細(xì)胞庫的枯竭,，產(chǎn)生了白發(fā)。這就好比用打印機(jī)一下子打印1000張紙,，打著打著就沒墨了,，其實(shí)就是這樣一個(gè)道理。我們?cè)凇蹲匀弧冯s志上發(fā)表這篇文章后,，受到了很多的關(guān)注,，也收到了很多大家的問題。第一個(gè)最常見的問題就是,，那白發(fā)還會(huì)變黑嗎,？我想大家也知道答案了。由壓力引起的白發(fā),，它是很難再變回去的,，因?yàn)檫@個(gè)毛囊里面已經(jīng)沒有干細(xì)胞了。精神壓力導(dǎo)致的這種干細(xì)胞庫的枯竭,，實(shí)際上是一種永久性的損傷。所以大家注意平時(shí)工作學(xué)習(xí)壓力不要太大,。其實(shí)仔細(xì)想想非常有意思,。本來在人類這么長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)化過程當(dāng)中，這種應(yīng)激的壓力反應(yīng)是一種正向的保護(hù)機(jī)制,，但是我們的發(fā)現(xiàn)證明這種保護(hù)機(jī)制也是有一些負(fù)面作用的,。而且我們進(jìn)一步就可以聯(lián)想到，交感神經(jīng)存在于我們身體絕大多數(shù)器官當(dāng)中,，它的過度激活僅僅導(dǎo)致了白發(fā)嗎,？還是說有一些損傷在我們身體的內(nèi)部,，只是我們沒有辦法看到？當(dāng)然這有待于我們進(jìn)一步地去研究,。還有一個(gè)問題就是,，除了長(zhǎng)白發(fā)，老鼠掉毛了嗎,？一開始我百思不得其解,，為什么老被問到這個(gè)問題，后來我明白了,。答案是yes,，我們發(fā)現(xiàn)在精神壓力很大的時(shí)候，這些小鼠確實(shí)是會(huì)掉毛的,，毛發(fā)會(huì)更少,。我們實(shí)驗(yàn)室也正在做一些相關(guān)的工作，想要去了解具體的機(jī)制是什么,。那我們可以人工干預(yù)這個(gè)過程嗎,？其實(shí)是可以的，我們可以人工地去減緩皮膚和毛發(fā)受到精神壓力的影響,，或者是加快皮膚和毛發(fā)的再生,。比如我們找到了兩個(gè)方法來抑制白發(fā)的產(chǎn)生。第一個(gè)方法是,，我們可以讓這些休眠的干細(xì)胞一直沉睡,，不讓它醒過來，用一些小分子的藥物就可以達(dá)到這樣的效果,。我們也驗(yàn)證了使用藥物后,，小鼠就不會(huì)再產(chǎn)生白發(fā)了。第二種方法,，就是我們可以阻斷神經(jīng)遞質(zhì)的作用,，這也是有藥物可以用的，當(dāng)我們這樣做的時(shí)候,，小鼠也不會(huì)產(chǎn)生白發(fā),。接下來的一個(gè)問題是，壓力是導(dǎo)致白發(fā)的唯一原因嗎,？壓力確實(shí)會(huì)導(dǎo)致白發(fā),，但是白發(fā)不代表你壓力一定大，因?yàn)榘装l(fā)的產(chǎn)生實(shí)際上是跟很多因素有關(guān)的,，包括遺傳的因素,，有些人營(yíng)養(yǎng)不良也會(huì)產(chǎn)生白發(fā)。那白頭發(fā)會(huì)越拔越多嗎,？答案是不會(huì),。頭發(fā)的數(shù)量取決于毛囊的數(shù)量,，你拔一根，就會(huì)再長(zhǎng)一根,，只不過當(dāng)色素干細(xì)胞沒有了,，長(zhǎng)出來的就是白頭發(fā)。白頭發(fā)也不會(huì)越拔越少,，你拔掉一根它還會(huì)再長(zhǎng)一根,。還有一個(gè)問題非常有趣，就是白發(fā)是否有進(jìn)化優(yōu)勢(shì),？人體為什么要保留這樣一種帶副作用的功能呢,？科學(xué)家有一些猜想，我們可以以大猩猩為例,。成年的雄性銀背山地大猩猩在完全成熟后,，背部就會(huì)長(zhǎng)出灰色的毛發(fā)，它可以成為首領(lǐng),，帶領(lǐng)別的大猩猩,。有可能在群居動(dòng)物當(dāng)中，白發(fā)往往跟經(jīng)驗(yàn)或者社會(huì)地位有一些關(guān)聯(lián),，可以帶來一些附加的價(jià)值,。當(dāng)然這只是一種猜想。我們實(shí)驗(yàn)室主要就是研究這些系統(tǒng)性的因子,，比如精神壓力,、肥胖、衰老,、懷孕,、鍛煉，是怎么樣通過影響成體干細(xì)胞來進(jìn)一步影響我們的身體健康,。這個(gè)領(lǐng)域其實(shí)目前還是處于一個(gè)比較早的初始的階段,，研究的人不多。我們希望通過我們的研究,，能夠了解這背后具體的機(jī)制,，最終能夠讓我們每一個(gè)人都有一頭烏黑亮麗的頭發(fā)。
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