Fenomén zrychleného šedivění ze stresu je způsoben úbytkem kmenových buněk ve vlasových folikulech. K tomuto závěru dospěli vědci, kteří myši injekčně podali toxin a sledovali stav jejich kůže. Zjistili, že ve stresu melanocytové prekurzorové buňky mizí z folikulů a norepinefrin zprostředkovává tento proces. Práce byla publikována v časopise Nature.
V literatuře se často objevují příběhy, že postava „přes noc zešedla“. Mluvili tedy například o císařovně Marii Antoinettě, která údajně zešedla poté, co její útěk během francouzské revoluce selhal. Navzdory skutečnosti, že tyto příběhy nevypadají vždy věrohodně, lékaři skutečně několikrát popsali u lidí fenomén zrychleného šedivění (alias syndrom Marie Antoinetty).
Jako příčina tohoto dramatického šedivění se běžně uvádí stres, ale stále není jasné, jak stres vlasy ovlivňuje. Dá se například předpokládat, že jsou to právě buňky melanocytů, které dodávají vlasům barvu. Jsou vytvořeny vedle vlasového folikulu z odpovídajících kmenových buněk. Stres může zničit samotné melanocyty, jejich progenitorové buňky nebo pouze melaninový pigment.
Bing Zhang z Harvardské univerzity a jeho kolegové se rozhodli tento problém prozkoumat, protože je zajímá regenerace tkání a to, jak se mění ve stresu. Vědci pracovali s černými laboratorními myšmi. Aby byly nalezeny optimální stresové podmínky pro šedivění, byly tři skupiny myší umístěny do různých stresových situací.
První skupina byla znehybněna: zvířata byla umístěna do stísněné klece na několik hodin nebo několik dní. Druhá skupina byla vystavena chronickému nepředvídatelnému stresu: kolísání buňky, prudká změna osvětlení, transplantace z buňky do buňky, imobilizace atd. Třetí skupina dostala fyziologický stres: zvířatům byla podána injekce resiniferatoxinu, analogu kapsaicinu z feferonky. Poté byly myši oholeny plešaté, aby se urychlil růst vlasů, a bylo vypočítáno, v jakém procentu z celkové plochy narostou šedé vlasy. Nejúčinnějším způsobem, jak vyvolat šednutí, se ukázal být druhý: po injekcích bylo téměř 30 procent kůže zvířete pokryto šedými vlasy. Je pravda, že se to nestalo přes noc, jak se píše v knihách, ale za pár týdnů - na změnu jedné generace vlasů u myší je zapotřebí tolik času.
Normální a šedá od píchavé myši
Vědci ověřili, že pod vlivem toxinu myši skutečně zažily fyziologický stres: koncentrace kortikosteronu v jejich krvi se zvýšila trojnásobně a norepinefrin - desetinásobek. Poté potvrdili, že stres a šedivění jsou způsobeny toxinem: myším vstříkli analgetikum a zjistili, že hladiny hormonů se neliší od kontrolní skupiny (která toxin nedostala) a šedé vlasy pokryly jen několik procent kůže (ve srovnání s 30 procenty - bez analgetik).
Aby vědci zjistili, které buňky jsou ovlivněny stresem, vstříkli toxin zvířatům v pozdních fázích růstu folikulů. V tuto chvíli se ve vlasech již tvoří zralé melanocyty a kmenové buňky jsou umístěny samostatně - v sáčku vedle folikulu. Po injekci toxinu zralé melanocyty pokračovaly v produkci melaninu, ale kmenových buněk bylo pětkrát méně. Vědci tedy zjistili, že stres neovlivňuje „hotové“vlasy, ale pouze produkci nových pigmentovaných buněk.
V další fázi práce vědci hledali prostředníka mezi stresem a kmenovými buňkami. Mohou to být například imunitní buňky - mutantní myši zbavené různých prvků imunitního systému však zešedly stejně jako obyčejná zvířata. Kortikosteron a norepinefrin by také mohly působit jako mediátory. Umělé zvýšení hladiny kortikosteronu však nezpůsobilo zešednutí zvířat, na rozdíl od norepinefrinu: když byl injekčně aplikován pod kůži zvířat, i při absenci bolestivých injekcí vlasy ztratily pigmentaci v místech vpichu.
Norepinefrin může vstoupit do tkání ze dvou zdrojů. Prvním jsou nadledviny, druhým jsou sympatická nervová vlákna. Když vědci vstříkli toxin do myší s odstraněnými nadledvinami, zvířata stále zešedla. Vědci proto vyslovili hypotézu, že se vlasové folikuly „učí“o stresu ze sympatického nervového systému. Když byla zvířatům injekčně podán neurotoxin, který ničí sympatická vlákna, v reakci na bolestivý stres přestali zešedivět.
Nakonec vědci zjistili, co se stane s kmenovými buňkami v reakci na stres. Když obarvili vlasové folikuly zvířat, kterým byla podána bolestivá injekce, všimli si, že přípravky nevykazují žádné stopy smrti kmenových buněk nebo poškození DNA v jejich jádru. Buňky se naopak aktivně dělily nebo pohybovaly.
Na základě výsledků experimentů autoři práce vybudovali následující řetězec událostí: když na tělo působí stresový faktor, reagují na něj sympatická nervová vlákna. Uvolňují norepinefrin, který způsobuje, že se kmenové buňky, prekurzory melanocytů, dělí a migrují. Zjevně je to důvod ztráty pigmentace: kmenové buňky musí být normálně na určitém místě folikulu a jen zřídka se množí. Když se rozdělí příliš často, jejich zdroje jsou vyčerpány a v procesu migrace často opouštějí folikul a v důsledku toho nemohou doplnit zásoby melanocytů. Autoři práce poznamenávají, že v budoucnu by bylo zajímavé ověřit, zda jsou tyto procesy zapojeny do „plánované“, věkem související ztráty pigmentace vlasů.