Dalam kehidupan sehari-hari ada ungkapan umum "berubah menjadi abu-abu karena ketakutan." Berbagai interpretasinya ditemukan dalam film, sastra, dan bahkan dalam animasi. Sebagai aturan, kami menganggap ungkapan ini sebagai cara untuk menghipnotis situasi yang terjadi dengan karakter, tetapi bahkan di dalamnya ada implikasi ilmiah. Para ilmuwan dari Harvard (AS) melakukan serangkaian tes dengan tikus laboratorium, yang menunjukkan bahwa tingkat stres tertentu dalam situasi "lari atau berkelahi" menyebabkan kerusakan permanen pada sel induk regenerasi pigmen pada folikel rambut. Tes seperti apa yang dilakukan, apa yang sebenarnya terjadi dengan rambut yang mulai memutih karena stres dan bagaimana masa depan penelitian ini? Kami belajar tentang ini dari laporan para ilmuwan. Ayo pergi.
Dasar studi
Kisah ini penuh dengan kasus ketika seseorang menjadi abu-abu karena stres. Sebagai contoh, orang-orang sezaman Marie Antoinette menulis bahwa dia menjadi abu-abu pada malam Revolusi Prancis. Namun, pernyataan seperti itu, jika benar, adalah hasil dari pengamatan empiris, bukan penelitian ilmiah. Fenomena serupa (rambut beruban akibat stres) dianggap cukup langka, oleh karena itu, perhatian khusus tidak ditemukan di kalangan komunitas ilmiah. Namun demikian, dalam pekerjaan yang kami pertimbangkan saat ini, para ilmuwan telah membuktikan kebenaran fenomena ini dengan melakukan percobaan pada tikus.
Ditemukan bahwa rambut beruban pada tikus yang disebabkan oleh stres parah terjadi karena penipisan sel induk
melanosit * yang cepat .
Melanosit * adalah sel-sel kulit yang menghasilkan pigmen melanin.
Para ilmuwan menggunakan kombinasi beberapa metode (
adrenalektomi * ,
denervasi * ,
kemogenetika * ,
ablasi sel, dan melumpuhkan
adrenoreseptor * ) untuk mengkonfirmasi bahwa hilangnya sel-sel melanosit yang disebabkan oleh stres tidak tergantung pada serangan kekebalan atau hormon stres adrenal.
Adrenalektomi * - pengangkatan satu atau dua kelenjar adrenal secara bedah.
Denervasi * - pelanggaran yang disengaja terhadap koneksi organ atau jaringan organisme dengan sistem sarafnya.
Chemogenetics * - proses membangun makromolekul untuk interaksi dengan molekul kecil yang sebelumnya tidak dikenal.
Ablasi * - pengangkatan atau kauterisasi pada area spesifik jaringan organ tertentu.
Reseptor adrenergik * - reseptor untuk zat adrenergik, mis. bereaksi terhadap adrenalin dan norepinefrin.
Bahkan, uban terjadi karena aktivasi saraf simpatis yang menginervasi relung sel batang melanosit. Di bawah tekanan, aktivasi saraf simpatis ini menyebabkan pelepasan neurotransmitter norepinefrin (juga dikenal sebagai norepinefrin). Dan ini mengarah pada proliferasi cepat (reproduksi berdasarkan pembelahan) dari sel-sel induk bisu melanosit dan disertai dengan diferensiasi, migrasi dan penipisan yang konstan. Jika proliferasi sel batang melanosit ditekan, maka rambut yang memutih akibat stres dapat berhasil dicegah.
Folikel rambut mengandung dua populasi sel induk: sel induk folikel rambut (HFSC), yang merupakan jaringan epitel, dan sel batang melanosit (MeSC), yang berasal dari puncak saraf. HFSC dan MeSC biasanya diam, dengan pengecualian anagen awal (fase pertumbuhan aktif), ketika diaktifkan secara bersamaan untuk meregenerasi rambut berpigmen. Aktivasi HFSC menghasilkan folikel rambut baru, sementara aktivasi MeSC menghasilkan melanosit terdiferensiasi yang bermigrasi ke bawah, sementara MeSC tetap dekat dengan
tonjolan * .
Bulge * - ceruk tempat sel punca berada, terletak di antara pembukaan kelenjar sebaceous dan otot rambut yang terlibat dalam membesarkan rambut ("bulu angsa").
Dalam umbi rambut, melanosit terdiferensiasi mensintesis melanin untuk menodai rambut yang baru diregenerasi, mulai dari akar. Dalam katagen (fase istirahat), melanosit matang dihancurkan, hanya menyisakan MeSC yang akan memulai tahap baru melanogenesis dalam siklus mendatang.
Perilaku MeSC dan melanosit yang akurat dan bisa diprediksi memungkinkan para ilmuwan untuk secara akurat menentukan tingkat pengaruh stres pada regenerasi sel.
Hasil penelitian
Gambar No. 1Untuk mengetahui apakah stresor psikologis atau fisik (pengaktif stres, mis., Rangsangan eksternal) berkontribusi pada rambut yang mulai memutih, tiga pendekatan digunakan untuk memodelkan stres pada
tikus C57BL / 6J (subspesies tikus laboratorium) dengan rambut hitam. Model stres: stres konstan, stres periodik acak (rangsangan diaktifkan dalam urutan temporal acak) dan stres nosiseptif (dengan intensitas denyut) dicapai dengan injeksi resin etheratoxin (RTX).
Akibatnya, ketiga pilihan stres menyebabkan peningkatan jumlah rambut putih tidak berpigmen. Stres konstan dan sesekali menyebabkan beruban setelah 3-5 siklus rambut. Stres nosiseptif menyebabkan efek paling nyata dan tercepat - banyak rambut baru yang terbentuk pada siklus rambut berikutnya setelah injeksi RTX menjadi tidak berpigmen (
1a dan
1b ).
Seperti yang Anda ketahui, stresor psikologis atau fisik memicu kelenjar adrenalin untuk melepaskan hormon stres dan katekolamin ke dalam aliran darah. Sesuai dengan fakta ini, peningkatan kedua kortikosteron (hormon stres glukokortikoid primer pada tikus, yang setara dengan kortisol pada manusia), dan norepinefrin (katekolamin) ditemukan dalam darah tikus (
1c ).
Pada gilirannya, RTX menginduksi nosisepsi dengan mengaktifkan neuron sensorik nosiseptif. Memblokir kemampuan tikus untuk merasakan sakit dengan buprenorfin (analgesik opioid) mencegah peningkatan kadar kortikosteron dan norepinefrin setelah injeksi RTX, menunjukkan bahwa memblokir rasa sakit mengurangi respon stres fisiologis yang disebabkan oleh RTX (
1c ). Selain itu, buprenorfin juga menekan pembentukan rambut putih pada tikus yang disuntik dengan RTX (
1d ).
Data-data ini menunjukkan bahwa asal stres tidak penting bagi manifestasi depigmentasi. Namun, karena stres yang diinduksi RTX memberikan respons tercepat dan paling jelas, para ilmuwan memilih model stresor ini sebagai dasar untuk pengujian lebih lanjut.
Mungkin ada beberapa alasan untuk kehilangan pigmentasi rambut: cacat pada sintesis melanin, hilangnya melanosit yang terdiferensiasi, atau masalah dengan mempertahankan MeSC. Untuk memahami bagaimana stres mempengaruhi garis melanosit, tikus disuntik dengan RTX selama anagen, tahap di mana MeSC dan melanosit terdiferensiasi hadir tetapi dalam kompartemen yang berbeda: MeSC berada di dekat tonjolan, sementara melanosit yang berbeda berada di bola rambut (
1e ). Setelah injeksi RTX, jumlah TRP2 + MeSC menurun secara signifikan di seluruh kulit (
1e ). Dalam banyak folikel rambut, MeSC benar-benar hilang karena tonjolan selama lima hari, sementara melanosit yang berbeda dalam folikel rambut yang sama tetap tidak berubah. Melanosit yang berdiferensiasi ini terus menghasilkan pigmen, dan lapisan tersebut tetap hitam lima hari setelah injeksi RTX. Ketika folikel rambut pada tikus yang disuntik dengan RTX masuk ke fase catagen dan telogen, banyak rambut benar-benar kehilangan MeSC
Sebagai akibatnya, ketika tahap anagen berikutnya dimulai, melanosit yang terdiferensiasi tidak terbentuk untuk menodai poros rambut baru, dan rambut yang tidak berpigmen muncul. Meskipun beberapa rambut regenerasi tetap berpigmen, jumlah MeSC dalam rambut berpigmen ini juga menurun dibandingkan dengan pada tikus yang tidak diobati dengan RTX. Suntikan RTX memiliki efek yang sama pada tikus jantan dan betina.
Injeksi RTX juga menyebabkan hilangnya MeSC selama injeksi selama telogen (fase molting). Data pengamatan menunjukkan bahwa MeSC sangat sensitif terhadap stres yang disebabkan oleh RTX, tetapi melanosit berbeda dan sintesis melanin tidak terpengaruh secara langsung.
Dalam kasus dua jenis model tegangan lainnya (permanen dan acak), hilangnya MeSC yang signifikan juga diamati. Bersama-sama, ini menunjukkan bahwa stres secara langsung mempengaruhi level MeSC.
Gambar No. 2Pada tahap selanjutnya dari penelitian ini, para ilmuwan mencoba menetapkan efek stres pada pinggiran untuk mengubah level MeSC (
2a ). Serangan kekebalan tubuh diduga menyebabkan rambut beruban menjadi stres.
Untuk menguji tingkat keterlibatan sistem kekebalan, dua jenis tikus menerima suntikan RTX: tikus
Rag1 yang kekurangan limfosit-T dan limfosit-B dan tikus
CD11b-DTR yang memiliki garis myeloid dihilangkan oleh toksin difteri.
Suntikan RTX pada tikus yang kekurangan imun ini masih mengarah pada pembentukan rambut putih. Oleh karena itu, uban rambut yang diinduksi RTX tidak tergantung pada sel T, sel B, atau sel myeloid.
Karena semua stres menyebabkan peningkatan kadar kortikosteron dan norepinefrin dalam darah, perlu untuk mengetahui apakah faktor sirkulasi yang diinduksi stres ini berperan dalam hilangnya MeSC.
Data sekuensing RNA MeSC yang dimurnikan menggunakan penyortiran sel yang diaktifkan-fluoresensi menunjukkan bahwa MeSC mengekspresikan reseptor glukokortikoid (GR, mis., Nr3c1, reseptor kortikosteron) dan reseptor β2-adrenergik (Adrb2 norepinefrin).
Untuk menentukan tingkat pengaruh reseptor glukokortikoid pada MeSC, para ilmuwan mematikan protein ini. Meskipun tidak aktifnya reseptor, suntikan RTX masih menyebabkan rambut beruban. Selain itu, tidak ada perubahan dalam MeSC atau pigmentasi rambut yang diamati ketika kadar kortikosteron meningkat dengan pemberian makan.
Dengan demikian, data ini menunjukkan bahwa kortikosteron bukan inisiator utama dari kehilangan MeSC karena stres.
Selanjutnya, para ilmuwan memeriksa protein lain - ADRB2, yang terlibat dalam polimorfisme (dalam hal ini, adanya beberapa warna rambut dalam satu individu).
Ketika protein ADRB2 dinonaktifkan di MeSC, injeksi RTX tidak menghasilkan rambut yang tidak berpigmen (
2b ). Oleh karena itu ADRB2 diekspresikan oleh MeSC yang diperlukan untuk rambut beruban yang disebabkan oleh stres.
Menariknya, tanpa adanya tekanan, penipisan ADRB2 di MeSC tidak menyebabkan perubahan MeSC, melanosit atau selama pembuatan pigmen. Oleh karena itu ikatan norepinefrin-ADRB2 sangat diperlukan untuk melanogenesis selama siklus pertumbuhan rambut normal.
Dengan injeksi norepinefrin lokal, rambut beruban memanifestasikan dirinya di lokasi injeksi pada tikus normal dan tikus dengan pemblokiran Adrb2 khusus HFSC. Namun, injeksi ini tidak menyebabkan uban pada tikus dengan pemblokiran khusus AdSB2 (
2c ) MeSC.
Pengamatan ini menunjukkan bahwa sel-sel kekebalan dan kortikosteron mungkin tidak diperlukan, namun, transmisi sinyal norepinefrin diperlukan untuk memutih yang disebabkan oleh stres, dan itu juga cukup untuk penilaian tanpa stres.
Tahap selanjutnya dari penelitian ini adalah mempelajari efek norepinefrin dari kelenjar adrenal pada rambut yang mulai memutih di bawah tekanan. Tikus yang menerima suntikan RTX rentan terhadap adrenalektomi, yang secara signifikan mengurangi kadar kortikosteron dan norepinefrin dalam darah. Meskipun demikian, rambut abu-abu masih muncul. Alasan untuk ini mungkin fakta bahwa RTX yang mulai beruban tidak tergantung pada hormon atau katekolamin dari kelenjar adrenal (
2d ).
Sumber alternatif norepinefrin adalah sistem saraf simpatik, yang aktif dalam situasi stres dan memicu respons "lari atau lawan". Di kulit, saraf simpatik berakhir di dekat tonjolan, tempat MeSC (
3a ) berada.
Gambar No. 3Selain itu, area kulit dengan sejumlah besar rambut tidak berpigmen juga memiliki persarafan simpatis yang lebih jelas (adanya sejumlah besar ujung saraf).
Untuk menentukan apakah saraf simpatik sebenarnya diaktifkan setelah injeksi RTX, para ilmuwan menganalisis tingkat FOS, faktor transkripsi awal yang berfungsi sebagai reporter aktivitas saraf.
Induksi berkelanjutan (peningkatan) FOS dideteksi dalam sel tubuh neuron simpatis dalam waktu 1 jam setelah injeksi RTX, memuncak dalam 2-4 jam dan menurun setelah 24 jam. Ini menunjukkan bahwa injeksi RTX menyebabkan aktivasi tajam neuron simpatis (
3b ).
Untuk memeriksa apakah saraf simpatik memengaruhi hilangnya MeSC, menyebabkan uban, para ilmuwan menggunakan 6-hydroxydopamine, neurotoxin selektif yang menghilangkan saraf simpatis (metode simpatektomi).
Sympathectomy diblokir RTX-greing diinduksi dan hilangnya MeSC. Karena itu, saraf simpatis merupakan bagian integral dari proses rambut beruban yang disebabkan oleh stres.
Selanjutnya, perlu untuk mengetahui apa efek saraf simpatik terhadap hilangnya MeSC tanpa stres. Untuk ini, kami menggunakan pendekatan kemogenetik menggunakan sistem DREADD (reseptor yang dirancang yang diaktifkan secara eksklusif karena obat yang dirancang). Gq-DREADD adalah reseptor buatan yang dikaitkan dengan protein Gq, yang diaktifkan oleh molekul inert clozapine N-oxide (CNO), tetapi tidak oleh ligan endogen (mis. Bukan oleh zat dari tubuh). Tikus laboratorium yang dimodifikasi juga dibuat yang saraf simpatiknya dapat diaktifkan secara artifisial melalui CNO (
3d ).
Suntikan CNO mengakibatkan hilangnya MeSC dan rambut yang mulai memutih di lokasi suntikan (
3d ). Data ini menunjukkan bahwa aktivasi saraf simpatis dengan tidak adanya stres sudah cukup untuk mengontrol hilangnya MeSC. Menggabungkan pengamatan ini dengan yang sebelumnya, ternyata peningkatan kadar norepinefrin yang dikeluarkan dari ujung saraf simpatik menyebabkan penipisan MeSC selama stres.
Gambar No. 4Memahami asal-usul proses kehilangan MeSC, perlu untuk mengidentifikasi perubahan awal MeSC di bawah tekanan (
4a ). Ditemukan bahwa hilangnya MeSC yang disebabkan oleh stres bukan disebabkan oleh apoptosis (kematian sel) atau nekrosis.
Para ilmuwan mencatat bahwa bagi banyak sel punca somatik, karakteristik penting adalah keadaan istirahat (fase G0, ketika sel tidak membelah). Untuk menguji apakah stres mempengaruhi keadaan istirahat sel MeSC, RTX atau norepinefrin diberikan pada tikus yang benar-benar masuk ke fase anagen (fase pertumbuhan rambut). Akibatnya, peningkatan yang signifikan dalam jumlah MeSC berkembang biak diamati dalam waktu 24 jam setelah injeksi (
4b ). Jumlah ini kontras dengan jumlah MeSC yang berkembang biak di anagen awal (sekitar 6%), satu-satunya tahap ketika MeSC berkembang biak sebelum pembaruan diri. Sebaliknya, tidak ada perubahan proliferasi atau apoptosis yang diamati pada melanosit dewasa setelah injeksi RTX atau norepinefrin. Data ini menunjukkan bahwa peningkatan norepinefrin menyebabkan MeSC memasuki keadaan proliferatif yang cepat dan abnormal, tetapi tidak mempengaruhi melanosit dewasa.
Untuk memantau perubahan MeSC, tikus yang dimodifikasi digunakan, yang MeSC dapat dilacak dengan ekspresi GFP (protein fluoresen hijau) pada membran mereka (
4c ). Secara harfiah segera setelah injeksi RTX (pada hari pertama tes), peningkatan jumlah sel GFP + diamati. Setelah ini, banyak sel GFP + mulai menunjukkan percabangan dendritik cepat, yang merupakan fitur khas dari MeSC yang dibedakan (pada hari kedua tes). Proses migrasi dimulai: sebagian sel bermigrasi ke bawah sepanjang folikel, dan sebagian ke dermis atau epidermis (hari kedua dan ketiga tes).
Pada hari ketiga tes, banyak sel GFP + bermigrasi dari tonjolan, dan pada hari keempat, sebagian besar folikel rambut kehilangan semua sel GFP +. Pengamatan ini juga dikonfirmasi oleh fakta bahwa pigmentasi muncul di sepanjang folikel rambut, epidermis dan dermis, yang seharusnya tidak di sini (
4d ).
Oleh karena itu setelah stres, MeSC mengalami proliferasi cepat diikuti oleh diferensiasi dan migrasi, yang mengarah pada hilangnya mereka dari ceruk (
4e ).
Analisis transkriptome (analisis kuantitatif ekspresi gen) tikus yang telah diuji menunjukkan bahwa mekanisme proses pengabuan akibat stres pada tikus dan manusia sangat mirip.
Untuk seorang kenalan yang lebih mendetail dengan nuansa penelitian ini, saya sarankan Anda melihat
laporan para ilmuwan dan
bahan tambahan untuk itu.
Epilog
Dalam karya ini, para ilmuwan dapat mengungkap rahasia proses rambut beruban karena stres berat. Kesimpulan utama adalah bahwa sel-sel saraf cukup mampu mengendalikan sel-sel induk yang bertanggung jawab untuk pigmentasi. Dalam kasus kehilangan pigmentasi rambut, ada sel punca yang bertanggung jawab atas hal ini. Mesin utama dari proses ini adalah norepinefrin dari sel saraf simpatis. Ketika norepinefrin mengaktifkan prosesnya, sel-sel induk berubah sangat cepat menjadi pembentuk pigmen, dan kemudian benar-benar mengering. Hanya beberapa hari setelah dimulainya tes, semua sel pembentuk pigmen benar-benar hilang, yang berarti bahwa proses ini mengarah pada konsekuensi permanen, mis. rambut abu-abu tidak akan bisa mendapatkan kembali warna semula.
Hasil penelitian ini penting tidak hanya untuk memahami bagaimana stres mempengaruhi pigmen rambut, tetapi juga berfungsi sebagai dasar untuk studi lebih lanjut tentang efek stres dan proses yang menyertainya pada organ lain, jaringan dan sel-sel tubuh. Selain itu, karya ini memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang interaksi beberapa elemen sistem biologis di tingkat seluler.
Di masa depan, para ilmuwan bermaksud untuk terus mempelajari stres dan pengaruhnya terhadap tubuh. Tujuan utama dari pekerjaan mereka, mereka menyebut pengembangan metode untuk memulihkan kerusakan yang disebabkan oleh tubuh oleh stres.
Kita menghadapi stres hampir setiap hari, banyak dari kita benar-benar hidup berdampingan dengannya. Ini dapat dijelaskan baik oleh citra kehidupan modern dan banyak masalah yang menyertainya, dan oleh kepekaan pribadi terhadap apa yang terjadi di sekitarnya. Stres adalah bagian integral dari keberadaan kita, oleh karena itu, tidak mungkin untuk sepenuhnya menghilangkan stres. Ini mungkin menjadi lebih baik, karena stres kadang-kadang berfungsi sebagai bentuk stimulus yang memaksa kita untuk bergerak maju. Namun, formula sukses ini tidak berlaku untuk semua orang. Seseorang mengatasi stres dengan mudah dengan menonton komedi atau membaca lelucon, sementara seseorang menyiksa stres untuk waktu yang lama dan cukup berhasil, yang menyebabkan gangguan saraf dan, akibatnya, meningkat menjadi konsekuensi serius bagi kesehatan mental. Sayangnya, tidak ada perisai ajaib yang mampu sepenuhnya melindungi seseorang dari stres, tetapi jika seseorang tidak melawannya sendirian, pertempuran ini akan jauh lebih jujur.
Terima kasih atas perhatian Anda, tetap ingin tahu, saling menjaga dan memiliki minggu kerja yang baik, kawan. :)
Sedikit iklan :)
Terima kasih telah tinggal bersama kami. Apakah Anda suka artikel kami? Ingin melihat materi yang lebih menarik?
Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikan kepada teman Anda VPS berbasis cloud untuk pengembang mulai $ 4,99 , analog unik dari server entry-level yang diciptakan oleh kami untuk Anda: Seluruh kebenaran tentang VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps mulai dari $ 19 atau cara membagi server? (pilihan tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).Dell R730xd 2 kali lebih murah di pusat data Equinix Tier IV di Amsterdam? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 199 di Belanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - mulai dari $ 99! Baca tentang . c Dell R730xd 5-2650 v4 9000 ?