灰白头发没有什么可羞耻的。事实上,根据日本研究人员的一项新研究,出现灰白头发可能是一个积极信号,表明你的身体正在自然地保护自己免受癌症侵害。
一系列小鼠实验表明,人类进化过程中已形成一种机制:愿意放弃有肿瘤风险的细胞,即使这意味着失去部分发色。
我们的细胞经常遭受各种"基因毒性侵害",即由多种环境因素引发的DNA损伤。由于皮肤细胞在缓冲内部器官与外界环境方面发挥关键作用,它们承受了大部分此类损伤的冲击。
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DNA损伤既可能导致细胞衰老,也会促进癌症发展,但与衰老体征相关的具体基因毒素、信号通路及细胞机制至今尚未完全明确。
这项新研究特别聚焦黑色素瘤——主要发生于皮肤的癌症类型,它起源于黑色素细胞。这类特化皮肤细胞负责生成黑色素,即决定皮肤和头发颜色的色素。
黑色素细胞本身由哺乳动物皮肤毛囊中的干细胞(McSCs)发育而来,通过定期再生维持皮肤与头发的色素沉着。
研究人员利用小鼠,分析组织基因表达谱,追踪遭受不同DNA损伤的McSCs命运变化。
当发生DNA双螺旋两条链同时断裂的"双链断裂"损伤时,研究人员观察到特定反应:McSCs发生不可逆分化并消失,导致小鼠毛发变灰。
在细胞毒性基因毒素(如X射线照射)作用下,McSC自我更新能力受损,引发细胞耗竭和毛发灰白化。稳态环境中,McSCs维持自我更新与色素平衡;但致癌基因毒素会激活KIT信号通路并改变花生四烯酸代谢,最终触发黑色素瘤。(东京大学)
这种被称为"衰老耦合分化"(seno-differentiation)的过程,依赖p53-p21信号通路的激活,该通路调控细胞周期运行。
另一方面,某些致癌物引发截然不同的反应。研究人员用紫外线B(UVB)光和7,12-二甲基苯并[a]蒽(DMBA,实验室常用强效致癌物)处理小鼠皮肤。
研究发现,暴露于这些致癌物时,即使细胞已遭受DNA损伤,McSCs仍绕过双链断裂后的分化过程。
尽管细胞恢复力具有普遍益处,但懂得适时退出同样重要。对McSCs而言,为应对DNA损伤而退出增殖可能是值得的——即使失去发色,也能显著降低皮肤癌风险。
研究人员指出,当暴露于UVB或DMBA时,黑色素干细胞保持自我更新能力并持续克隆。这种效应由细胞因子"干细胞因子"(SCF)支持,它负责引导黑色素细胞在皮肤中正确定位。
在干细胞局部微环境中分泌的SCF同时抑制衰老耦合分化。这种机制非但不能控制DNA损伤,反而通过促使受损McSCs继续活动而增加肿瘤发展风险。
"这些发现揭示,相同干细胞群会根据压力类型和微环境信号走向对立命运——耗竭或扩张,"东京大学生物学家、首席作者西村惠美表示。
"这重新定义了头发变白和黑色素瘤并非无关事件,而是干细胞应激反应的分歧结果,"她补充道。
研究人员强调,灰白头发本身并非对抗癌症的防御手段。变白是衰老耦合分化的结果,这种保护性途径通过清除潜在危险细胞来帮助身体应对基因毒性压力。
然而,当该过程缺失时,受损McSCs的存活与增殖将更易导致黑色素瘤。
未来需要更多研究阐明相关机制并验证人类适用性,但这项发现已代表理解上的重大突破。
作者指出,通过解析控制McSCs命运分歧的分子回路,本研究建立了阐释组织衰老与癌症关联关键细节的模型。
该研究已发表在《自然·细胞生物学》期刊。
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