L'invecchiamento potrebbe non essere un processo lineare, suggerisce uno studio sull'ingrigimento reversibile indotto dallo stress / Aging May Not Be a Linear Process, Study on Reversible Stress-Induced Graying Suggests
L'invecchiamento potrebbe non essere un processo lineare, suggerisce uno studio sull'ingrigimento reversibile indotto dallo stress / Aging May Not Be a Linear Process, Study on Reversible Stress-Induced Graying Suggests
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Sebbene possa sembrare intuitivo che lo stress possa aumentare la velocità con cui i capelli diventano grigi, un nuovo studio dei ricercatori della Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons è il primo a offrire prove quantitative che collegano lo stress psicologico all'ingrigimento dei capelli negli esseri umani e indica che il colore dei capelli può essere ripristinato dopo l'eliminazione di eventi di vita stressanti. Questa nuova scoperta ribalta uno studio precedente sui topi che suggeriva che l'ingrigimento dei capelli indotto dallo stress è permanente.
Lo studio, pubblicato nell'articolo eLife , " Mappatura quantitativa dell'ingrigimento dei capelli umani e inversione in relazione allo stress della vita ", ha un significato più ampio rispetto alla conferma dell'antica speculazione secondo cui lo stress dei capelli grigi, afferma l'autore senior dello studio Martin Picard, PhD, professore associato di medicina comportamentale in psichiatria e neurologia presso la Columbia University Vagelos, College of Physicians and Surgeons.
"Comprendere i meccanismi che consentono ai 'vecchi' capelli grigi di tornare ai loro 'giovani' stati pigmentati potrebbe fornire nuovi indizi sulla malleabilità dell'invecchiamento umano in generale e su come è influenzato dallo stress", afferma Picard. "I nostri dati si aggiungono a un crescente corpo di prove che dimostrano che l'invecchiamento umano non è un processo biologico lineare e fisso ma può, almeno in parte, essere interrotto o addirittura temporaneamente invertito".
La mancanza di protocolli sensibili per correlare con precisione i periodi di stress con la pigmentazione dei capelli a livello di un singolo follicolo pilifero, ha finora impedito agli scienziati di stabilire un collegamento causale concreto tra livelli di stress mentale e aumento dell'ingrigimento.
Il gruppo di Picard ha sviluppato un nuovo metodo di digitalizzazione ottica per mappare i modelli di pigmentazione dei capelli (HPP) lungo i singoli fusti dei capelli umani, per produrre tempistiche delle fasi in cui l'ingrigimento si verifica rapidamente. Questo nuovo approccio utilizza HPP come una lettura misurabile del flusso e riflusso del processo di invecchiamento.
"Proprio come gli anelli in un tronco d'albero contengono informazioni sui decenni passati nella vita di un albero, i nostri capelli contengono informazioni sulla nostra storia biologica", afferma Picard. “Quando i peli sono ancora sotto la pelle come follicoli, sono soggetti all'influenza degli ormoni dello stress e di altre cose che accadono nella nostra mente e nel nostro corpo. Una volta che i peli crescono dal cuoio capelluto, si induriscono e cristallizzano permanentemente queste esposizioni in una forma stabile.
Ayelet Rosenberg, prima autrice dello studio e studentessa nel laboratorio di Picard, ha sviluppato un nuovo metodo per catturare immagini altamente dettagliate di minuscole fette, larghe circa 1/20 di millimetro, di capelli umani per quantificare l'entità dell'ingrigimento. Ogni fetta rappresenta circa un'ora di crescita dei capelli.
"Se usi gli occhi per guardare un capello, sembrerà che sia dello stesso colore a meno che non ci sia una transizione importante", dice Picard. "Sotto uno scanner ad alta risoluzione, vedi piccole e sottili variazioni di colore, ed è quello che stiamo misurando."
Insieme all'analisi dei singoli capelli di 14 volontari (7 maschi e 7 femmine di età media 35 anni), i ricercatori hanno anche raccolto una valutazione retrospettiva dello stress da due individui, un maschio e una femmina, che mostravano modelli distinguibili di ingrigimento e inversione di un singolo capello. Agli individui è stato chiesto di rivedere i loro calendari e valutare il livello di stress di ogni settimana 1-4 mesi dopo la raccolta dei capelli.
I ricercatori hanno osservato che alcuni capelli grigi riacquistano naturalmente il loro colore originale. Questo non era mai stato documentato quantitativamente, dice Picard.
Quando Shannon Rausser, secondo autore dell'articolo e studentessa nel laboratorio di Picard, ha allineato i capelli con le valutazioni dello stress, le associazioni tra stress e ingrigimento dei capelli erano sorprendenti. In alcuni casi, il gruppo ha osservato un'inversione dell'ingrigimento con l'eliminazione dello stress.
"C'era un individuo che è andato in vacanza e cinque capelli sulla testa di quella persona sono tornati scuri durante le vacanze, sincronizzati nel tempo", dice Picard.
Il gruppo ha poi eseguito la spettrometria di massa per misurare i livelli di migliaia di proteine nei capelli e come i livelli di proteine cambiavano nelle sezioni diversamente pigmentate di ogni fusto del capello. I livelli di 300 proteine sono cambiati con il colore dei capelli, con una notevole propensione verso la sovraregolazione piuttosto che la perdita di proteine nei segmenti di capelli depigmentati. I loro dati di proteomica supportano altri risultati che mostrano che le proteine associate alla cheratina sono sottoregolate nei capelli bianchi rispetto a quelli scuri.
I ricercatori hanno quindi sviluppato un modello matematico che suggerisce che i cambiamenti indotti dallo stress nei mitocondri potrebbero spiegare come lo stress fa ingrigire i capelli. In contrasto con un recente studio sui topi che ha mostrato una perdita di cellule staminali nel follicolo pilifero in seguito all'esposizione allo stress, lo studio attuale propone un nuovo legame tra la funzione mitocondriale e la pigmentazione dei capelli. "Spesso sentiamo dire che i mitocondri sono le centrali elettriche della cellula, ma non è l'unico ruolo che svolgono", afferma Picard. "I mitocondri sono in realtà come piccole antenne all'interno della cellula che rispondono a una serie di segnali diversi, incluso lo stress psicologico".
"I nostri dati mostrano che l'ingrigimento è reversibile nelle persone, il che implica un meccanismo diverso", afferma il coautore Ralf Paus, PhD, professore di dermatologia presso la Miller School of Medicine dell'Università di Miami. "I topi hanno una biologia del follicolo pilifero molto diversa, e questo potrebbe essere un caso in cui i risultati nei topi non si traducono bene per le persone".
Una transizione ingrigita seguita da un'inversione
completa in un singolo fusto del capello viene
visualizzata dal bulbo alla punta. L'intensità d
ella pigmentazione è stata catturata dinamicamente
su un microscopio da palco motorizzato con
ingrandimento ×10 / A greying transition followed
by complete reversal in a single hair shaft is
imaged from bulb to tip. Pigmentation intensity
was dynamically captured on a motorized stage
microscope at ×10 magnification [Fonte:
Columbia University Irving Medical Center/eLife]
"Sulla base dei nostri modelli matematici, pensiamo che i capelli debbano raggiungere una soglia prima che diventino grigi", afferma Picard. “Nella mezza età, quando i capelli sono vicini a quella soglia a causa dell'età biologica e di altri fattori, lo stress li spingerà oltre la soglia e passeranno al grigio. Ma non pensiamo che ridurre lo stress in un settantenne che è grigio da anni gli scurirà i capelli o aumentare lo stress in un bambino di 10 anni sarà sufficiente per fargli superare la soglia del grigio”.
Per confermare la riproducibilità e la generalizzabilità di questi risultati, saranno necessari studi prospettici con campioni di dimensioni maggiori.
"Visualizzare e quantificare in modo retrospettivo l'associazione di esposizioni alla vita, fattori neuroendocrini associati allo stress e HPP può quindi contribuire a chiarire i meccanismi responsabili dell'incorporamento dello stress e di altre esposizioni della vita nella biologia umana", concludono gli autori.
ENGLISH
While it may seem intuitive that stress can increase the rate at which hair turns gray, a new study from researchers at Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons is the first to offer quantitative evidence linking psychological stress to graying hair in humans and indicates hair color may be restored upon elimination of stressful life events. This new finding overturns an earlier study in mice that suggested that stressed-induced graying of hair is permanent.
The study, published in the eLife article, “Quantitative Mapping of Human Hair Greying and Reversal in Relation to Life Stress,” has broader significance than confirming the age-old speculation that stress grays hair, says the study’s senior author Martin Picard, PhD, associate professor of behavioral medicine in psychiatry and neurology at Columbia University Vagelos, College of Physicians and Surgeons.
“Understanding the mechanisms that allow ‘old’ gray hairs to return to their ‘young’ pigmented states could yield new clues about the malleability of human aging in general and how it is influenced by stress,” says Picard. “Our data add to a growing body of evidence demonstrating that human aging is not a linear, fixed biological process but may, at least in part, be halted or even temporarily reversed.”
A lack of sensitive protocols to precisely correlate periods of stress with hair pigmentation at the level of a single hair follicle, has until now prevented scientists from making a concrete causal connection between levels of mental stress and heightened graying.
Picard’s team has developed a new optical digitization method to map hair pigmentation patterns (HPPs) along individual human hair shafts, to produce timescales of phases when greying occurs rapidly. This novel approach uses HPP as a measurable readout of the ebb and flow of the aging process.
“Just as the rings in a tree trunk hold information about past decades in the life of a tree, our hair contains information about our biological history,” Picard says. “When hairs are still under the skin as follicles, they are subject to the influence of stress hormones and other things happening in our mind and body. Once hairs grow out of the scalp, they harden and permanently crystallize these exposures into a stable form.”
Ayelet Rosenberg, first author on the study and a student in Picard’s laboratory, has developed a new method for capturing highly detailed images of tiny slices—about 1/20th of a millimeter wide—of human hairs to quantify the extent of graying. Each slice represents about an hour of hair growth.
“If you use your eyes to look at a hair, it will seem like it’s the same color throughout unless there is a major transition,” Picard says. “Under a high-resolution scanner, you see small, subtle variations in color, and that’s what we’re measuring.”
In conjunction to analyzing individual hairs from 14 volunteers—7 males and 7 females of average age 35 years—the researchers also collected a retrospective stress assessment from two individuals-one male and one female-who showed discernible patterns of single-hair greying and reversal. The individuals were asked to review their calendars and rate each week’s level of stress 1–4 months after hair was collected from them.
The researchers observed some gray hairs naturally regain their original color. This had never been quantitatively documented, Picard says.
When Shannon Rausser, second author on the paper and a student in Picard’s laboratory, aligned hairs with stress assessments, the associations between stress and hair graying were striking. In some cases, the team observed a reversal of graying with the elimination of stress.
“There was one individual who went on vacation, and five hairs on that person’s head reverted back to dark during the vacation, synchronized in time,” Picard says.
The team next performed mass spectrometry to measure levels of thousands of proteins in the hairs and how protein levels changed over the differently pigmented sections of each shaft of hair. Levels of 300 proteins changed with hair color, with a notable bias toward upregulation rather than the loss of proteins in depigmented hair segments. Their proteomics data supports other findings that show keratin-associated proteins are downregulated in white versus dark hairs.
The researchers then developed a mathematical model that suggests stress-induced changes in mitochondria may explain how stress turns hair gray. In contrast to a recent study on mice that showed a loss of stem cells in the hair follicle upon exposure to stress, the current study proposes a novel link between mitochondrial function and hair pigmentation. “We often hear that the mitochondria are the powerhouses of the cell, but that’s not the only role they play,” Picard says. “Mitochondria are actually like little antennas inside the cell that respond to a number of different signals, including psychological stress.”
“Our data show that graying is reversible in people, which implicates a different mechanism,” says co-author Ralf Paus, PhD, professor of dermatology at the University of Miami Miller School of Medicine. “Mice have very different hair follicle biology, and this may be an instance where findings in mice don’t translate well to people.”
“Based on our mathematical modeling, we think hair needs to reach a threshold before it turns gray,” Picard says. “In middle age, when the hair is near that threshold because of biological age and other factors, stress will push it over the threshold, and it transitions to gray. But we don’t think that reducing stress in a 70-year-old who’s been gray for years will darken their hair or increasing stress in a 10-year-old will be enough to tip their hair over the gray threshold.”
To confirm the reproducibility and generalizability of these findings, prospective studies with larger sample sizes will be needed.
“Visualizing and retrospectively quantifying the association of life exposures, stress-associated neuroendocrine factors, and HPPs may thus contribute to elucidating the mechanisms responsible for the embedding of stress and other life exposures in human biology,” the authors conclude.
Da:
https://www.genengnews.com/news/aging-may-not-be-a-linear-process-study-on-reversible-stress-induced-graying-suggests/?utm_medium=newsletter&utm_source=GEN+Daily+News+Highlights&utm_content=01&utm_campaign=GEN+Daily+News+Highlights_20210629&oly_enc_id=2237J3762301I6G
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