2021，研究从“头”开始 | Lab Show
为什么伍子胥会一夜急白了头？
为什么李白说“白发三千丈，缘愁似个长”？
自古以来，文人墨客笔下的“白头”，往往源自悲伤、焦虑、痛苦等强烈的精神打击。但你知道，它们之间存在着怎样具体的因果联系？变白的头发还能再复黑吗？
在Nature期刊盘点的2020年度十大科学发现中，现为西湖大学生命科学学院PI的张兵博士凭借“压力使头发变白”这一研究上榜。张兵博士于2020年9月入职西湖大学，主要从事皮肤干细胞的调控以及皮肤和毛发再生的研究。
2021年的第一篇Lab Show，让我们押个谐音梗——从“头”开始，带你了解压力是如何影响人体的。
从社畜到打工人，从氛围组到干饭人，这些网络热梗的出现，是现代人置身于无处不在的压力之下，不得已的自我嘲讽和调侃。
然而，这里存在着一个令人绝望的认知误区。
一直以来，很多人都以为精神压力的影响是可逆的。比如，压力大的时候，煮碗面、睡一觉，也许会缓解很多。坏消息是，根据张兵的研究，压力对人体造成的一些损伤很可能是无法自然逆转的。也就是说，压力使人头白，白了难以复黑。
“在Nature评选上榜的这项工作中，我们通过研究精神压力引起白发这个现象，深入地研究了精神压力是如何通过影响成体干细胞的活动来影响我们的身体，并阐明了其具体的细胞和分子机制。”张兵介绍，“我们发现急性的精神压力会对色素干细胞造成不可逆的损伤，从而对身体造成永久性的影响，而白发就是这种影响的具体表现形式。”
在了解影响机制之前，我们先来认识一下“成体干细胞”。
成体干细胞是人体内一类非常重要的细胞，存在于皮肤系统、血液系统，肠道系统等身体的各个系统中。这类干细胞对维持身体组织器官的更新和修复起到核心作用，像伤口愈合和头发生长，都有赖于这类细胞的运作。而负责维持头发颜色的色素干细胞就是成体干细胞的一种。
色素干细胞大部分时间处于休眠状态，它们储存于皮肤内的毛囊结构中，并被皮肤内的交感神经末梢所环绕。在急性精神压力的状态下，交感神经系统会被快速激活，并释放大量的神经递质——去甲肾上腺素。去甲肾上腺素可以直接作用于色素干细胞，导致其被大量激活和分化。
原本储存在体内的毛囊干细胞被过度使用之后，将很难再恢复原状。“你可以想象这些色素干细胞是有一定库存的，如果一下子都被激活然后分化最终死亡，就可能导致之后存量不足，从而导致白发产生。”张兵补充。
那为什么人体会有这样一种反应机制？这很可能是动物适应环境的一种演化。动物在遇到危险时，急性的压力会激活交感神经系统从而引发“战斗或逃跑”反应，比如心跳和血液流速会加快，从而激发潜能让它有力量去反抗或逃跑，人也是一样的。“在这个过程中，身体内的一些成体干细胞也同时被激活。而过度的压力可能会导致它们被过度激活，从而造成干细胞库的枯竭。”
所以，做科研的小伙伴们，在钻研学习和实验的同时，一定要保护好自己的头发，适当地缓解压力哦！
白发、衰老、掉发……
别着急，科学家正在努力
压力使头发变白的机制研究，只是张兵实验室众多的研究内容之一。2020年秋季入职的他，俨然成了西湖的“压力专家”，重点关注的是皮肤干细胞以及皮肤和毛发再生的机理研究。
为什么选择皮肤？张兵有他自己的理由。
“皮肤系统含有众多且不同的干细胞种类，有非常活跃的再生过程，而且，它的表型非常便于观察。”张兵举例，“这是一个非常好的模型，能够用来研究精神压力如何影响干细胞活动、干细胞的行为如何被调控等。”
张兵在了解精神压力对干细胞及组织器官再生的影响机制之后，也正积极地寻找一些新方法、设计一些药物，试图阻止或减缓压力对身体不可逆的损伤。
在这样的基础上，如果我们将视野再放大一些，大家都很关心的衰老，也在张兵的“射程”范围内。
精神压力是加速衰老过程的重要因素之一。当人体衰老时，伤口愈合速度会变慢，头发会变白掉落，这些都与皮肤系统里的成体干细胞相关。“我们想要去了解这些机制，然后去设计新方法减缓皮肤和毛发的衰老，或者加快皮肤和毛发的再生。”
研究压力对干细胞与再生的影响
好比精神与身体这两条平行线的相交
在介绍自己的研究过程中，张兵用了一个特别浪漫的比喻：
“压力其实是人感知层面上的东西，了解它是如何影响干细胞的活动从而影响身体的健康，就好比去了解精神跟身体这两条平行线是如何交汇的。”
加入西湖大学前，张兵在哈佛大学干细胞与再生生物学系开展博士后工作。选择从事哺乳动物皮肤干细胞调控与皮肤和毛发再生的研究，完全源自他的好奇心。
“人的精神状态跟身体状态以前被认为是两套平行的系统，但我们发现其实并不是这样，我们很多感知到的东西、接收到的信息、承受的压力，很可能对我们身体存在非常底层的影响。我们对这些影响的范围和机制非常感兴趣。”张兵说。
这是一条未知的道路，张兵和他的团队正在朝着这个方向，一步一步向前推进。
博士后出站后，张兵在疫情中参与了西湖大学的线上面试。“这里非常适合我，整个学校的设计都围绕着如何做好科学研究，学校里的人也都非常有激情和动力去做原创性的科研。我很开心能够在这么短的时间里建立一个优秀的团队并开展研究。”张兵说。
精神压力对皮肤和毛发产生的这些影响，就存在于我们的日常生活当中，然而对其机制的研究和了解仍处于初始阶段。张兵实验室的这些研究看似着眼的是生活中最常见的现象，但这种专注到微观分子层面的基础研究，这种解释常见的现象究竟为什么会发生的机制研究，是真正在科学上“刨根问底”。
或许在未来，他们的研究能够帮助无数人摆脱压力带来的身体困扰。毕竟，我们无法逃避压力，但如果可以不头秃，也是一件相当值得庆幸的事了。