Science Daily, 31/03/2021
Các nhà nghiên cứu đã xác định được cơ chế sinh học của việc stress mãn tính dẫn đến rụng tóc như thế nào. Họ phát hiện ra rằng hormone stress corticosterone khiến các tế bào gốc của nang tóc kéo dài giai đoạn nghỉ ngơi, mà không tái tạo mô. Tín hiệu stress đầu tiên được nhận bởi các tế bào hạ bì xung quanh nang lông, ngăn chúng giải phóng Gas6, một phân tử kích hoạt tế bào gốc. Khi các nhà nghiên cứu bổ sung Gas6 trở lại, các tế bào gốc có thể tái tạo tóc ngay cả khi bị stress.
Các nhà nghiên cứu của Đại học Harvard đã xác định được cơ chế sinh học của việc stress mãn tính làm suy yếu tế bào gốc nang tóc, xác nhận những quan sát đã có từ lâu đời rằng stress có thể dẫn đến rụng tóc.
Trong một nghiên cứu trên chuột được công bố trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một loại hormone stress chính khiến các tế bào gốc của nang tóc kéo dài giai đoạn nghỉ ngơi, mà không tái tạo nang tóc và tóc. Các nhà nghiên cứu đã xác định loại tế bào và phân tử cụ thể chịu trách nhiệm chuyển tiếp tín hiệu stress đến các tế bào gốc và cho thấy rằng con đường này có thể được nhắm mục tiêu để phục hồi sự phát triển của tóc.
PGS. TS. Ya-Chieh Hsu thuộc Khoa Tế bào gốc và Sinh học tái tạo tại Harvard và là tác giả cao cấp của nghiên cứu, cho biết: “Phòng thí nghiệm của tôi quan tâm đến việc hiểu stress ảnh hưởng như thế nào đến sinh học tế bào gốc và sinh học mô, một phần được thúc đẩy bởi thực tế là mọi người đều có một câu chuyện để chia sẻ về những gì sẽ xảy ra với làn da và mái tóc của họ khi họ bị stress. Là một nhà sinh học tế bào gốc da, tôi nhận ra rằng tôi không thể đưa ra câu trả lời thỏa đáng về việc stress có thực sự có tác động hay không – và quan trọng hơn hết, nếu có, thì các cơ chế là gì. Da cung cấp một hệ thống có thể điều chỉnh và dễ tiếp cận để nghiên cứu sâu vấn đề quan trọng này, và trong nghiên cứu này, chúng tôi nhận thấy rằng stress thực sự làm chậm quá trình kích hoạt tế bào gốc và thay đổi cơ bản tần suất tái tạo mô của tế bào gốc nang tóc.”
Nang tóc là một trong số ít các mô của động vật có vú có thể trải qua các vòng tái tạo trong suốt cuộc đời và đã trở thành một mô hình cung cấp cho chúng ta nhiều hiểu biết cơ bản về sinh học tế bào gốc của động vật có vú. Nang tóc có chu kỳ tự nhiên giữa sự phát triển và nghỉ ngơi, một quá trình được thúc đẩy bởi các tế bào gốc của nang tóc. Trong giai đoạn tăng trưởng, tế bào gốc nang tóc được kích hoạt để tái tạo nang tóc và tóc, sợi tóc sẽ dài ra mỗi ngày. Trong giai đoạn nghỉ ngơi, các tế bào gốc không hoạt động và tóc có thể dễ dàng rụng hơn. Hói có thể xảy ra nếu tóc rụng và các tế bào gốc vẫn chết lặng mà không tái tạo mô mới.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu mô hình chuột bị stress mãn tính và phát hiện ra rằng các tế bào gốc của nang tóc ở giai đoạn nghỉ ngơi trong một thời gian rất dài mà không tái tạo mô. Một loại stress hormone chính được sản xuất bởi tuyến thượng thận, corticosterone, được điều chỉnh bởi stress mãn tính; cung cấp corticosterone cho chuột có thể tái tạo hiệu ứng stress trên các tế bào gốc. Hormone tương tự ở người là cortisol, loại hormone này cũng được điều chỉnh khi bị stress và thường được gọi là “stress hormone”.
Hsu nói: “Kết quả này cho thấy rằng các stress hormone tăng cao thực sự có tác động tiêu cực đến các tế bào gốc nang tóc. Nhưng điều ngạc nhiên thực sự đã đến khi chúng tôi loại bỏ nguồn gốc của các stress hormone.”
Trong điều kiện bình thường, quá trình tái tạo nang tóc chậm lại theo thời gian – giai đoạn nghỉ ngơi trở nên dài hơn khi động vật già đi. Nhưng khi các nhà nghiên cứu loại bỏ các stress hormone, giai đoạn nghỉ ngơi của tế bào gốc trở nên cực kỳ ngắn và những con chuột liên tục bước vào giai đoạn tăng trưởng để tái tạo nang tóc trong suốt cuộc đời của chúng, ngay cả khi chúng đã già.
“Vì vậy, ngay cả mức cơ bản của stress hormone thường lưu thông trong cơ thể cũng là một chất điều hòa quan trọng của giai đoạn nghỉ ngơi. Stress về cơ bản chỉ làm tăng ‘trục tuyến thượng thận-nang tóc’ đã có từ trước này, khiến các tế bào gốc nang tóc thậm chí còn khó khăn hơn bước vào giai đoạn tăng trưởng để tái tạo các nang tóc mới”, Hsu nói.
Sau khi thiết lập mối liên hệ giữa stress hormone và hoạt động của tế bào gốc nang tóc, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm cơ chế sinh học cơ bản của mối liên hệ này.
Tiến sĩ Sekyu Choi, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Đầu tiên, chúng tôi hỏi liệu stress hormone có điều chỉnh trực tiếp các tế bào gốc hay không và kiểm tra bằng cách lấy ra thụ thể cho corticosterone, nhưng điều này hóa ra là sai. Thay vào đó, chúng tôi phát hiện ra rằng stress hormone thực sự hoạt động trên một nhóm tế bào da ngay bên dưới nang tóc, được biết như là nhú bì (dermal papilla)”.
Nhú bì được biết là rất quan trọng để kích hoạt tế bào gốc nang tóc, nhưng không có yếu tố nào được xác định trước đây tiết ra từ nhú bì thay đổi khi nồng độ stress hormone bị thay đổi. Thay vào đó, stress hormone đã ngăn chặn các tế bào nhú bì tiết ra Gas6, một phân tử mà các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng có thể kích hoạt các tế bào gốc nang tóc.
Choi nói: “Trong cả điều kiện bình thường và stress, việc bổ sung Gas6 là đủ để kích hoạt các tế bào gốc nang tóc đang trong giai đoạn nghỉ ngơi và thúc đẩy sự phát triển của tóc. Trong tương lai, tiềm năng của con đường Gas6 có thể được khai thác trong việc kích hoạt các tế bào gốc để thúc đẩy sự phát triển của tóc. Sẽ rất thú vị khi khám phá xem những thay đổi mô liên quan đến stress khác có liên quan đến tác động của stress hormone đối với việc điều hòa Gas6 hay không.”
Những phát hiện ban đầu này ở chuột cần được nghiên cứu thêm trước khi chúng có thể được áp dụng một cách an toàn cho người. Văn phòng Phát triển Công nghệ của Harvard đã bảo vệ tài sản trí tuệ liên quan đến công việc này và đang tìm kiếm các cơ hội hợp tác để phát triển hơn nữa và cuối cùng là thương mại hóa.
Năm ngoái, nhóm của Hsu đã khám phá ra cách stress ảnh hưởng đến một loại tế bào gốc khác nằm trong nang tóc, tế bào gốc melanocyte tái tạo sắc tố tóc. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng stress kích hoạt hệ thống thần kinh giao cảm và làm cạn kiệt các tế bào gốc melanocyte, dẫn đến tóc bạc sớm. Bây giờ với nghiên cứu mới, hai phát hiện cùng nhau chứng minh rằng mặc dù stress có tác động bất lợi lên cả tế bào gốc nang tóc và tế bào gốc melanocyte, nhưng cơ chế là khác nhau. Stress làm suy giảm tế bào gốc melanocyte trực tiếp thông qua các tín hiệu có nguồn gốc thần kinh, trong khi stress ngăn cản tế bào gốc nang tóc tạo ra sợi tóc mới gián tiếp thông qua tác động của stress hormone có nguồn gốc từ tuyến thượng thận lên vùng da đó. Vì tế bào gốc của nang tóc không bị cạn kiệt, nên có thể kích hoạt lại tế bào gốc khi bị stress bằng các cơ chế như con đường Gas6.
Ngoài ứng dụng tiềm năng của con đường Gas6 trong việc thúc đẩy sự phát triển của tóc, kết quả của nghiên cứu còn có ý nghĩa rộng lớn hơn đối với sinh học tế bào gốc.
“Khi tìm kiếm các yếu tố kiểm soát hành vi của tế bào gốc, thông thường chúng tôi sẽ tìm kiếm cục bộ trên da. Mặc dù có những yếu tố cục bộ quan trọng, nhưng phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng công tắc chính cho hoạt động của tế bào gốc nang tóc thực sự nằm ở xa trong tuyến thượng thận và nó hoạt động bằng cách thay đổi ngưỡng cần thiết để kích hoạt tế bào gốc,” Hsu nói. “Bạn có thể kiểm soát toàn bộ hành vi của tế bào gốc nằm trong một cơ quan khác có vai trò thực sự quan trọng và chúng tôi ngày càng học được nhiều ví dụ về ‘tương tác giữa các cơ quan’ này. Sinh học mô có mối liên hệ với sinh lý cơ thể. Chúng tôi vẫn còn rất nhiều điều phải học trong lĩnh vực này, nhưng chúng tôi liên tục được nhắc nhở bởi những phát hiện của mình rằng để hiểu được tế bào gốc trong da, chúng tôi cần phải nghĩ xa hơn về da.”
Tài liệu tham khảo:
Sekyu Choi, Bing Zhang, Sai Ma, Meryem Gonzalez-Celeiro, Daniel Stein, Xin Jin, Seung Tea Kim, Yuan-Lin Kang, Antoine Besnard, Amelie Rezza, Laura Grisanti, Jason D. Buenrostro, Michael Rendl, Matthias Nahrendorf, Amar Sahay, Ya-Chieh Hsu. Corticosterone inhibits GAS6 to govern hair follicle stem-cell quiescence. Nature, 2021; DOI: 10.1038/s41586-021-03417-2
Nguồn: Harvard University
