Giải mã hội chứng tóc bạc sau một đêm

Hội chứng tóc bạc sau một đêm (canities subita) là một trong những bí ẩn của y học, và nó còn được gọi là hội chứng Marie Antoinette, theo tên của Hoàng Hậu Marie Antoinette (1755-1793), vợ của Vua Louis XVI của Pháp. Lịch sử ghi lại rằng, vào đêm trước khi bị hành quyết trong cuộc Cách Mạng Pháp (France Revolution), tóc của Hoàng Hậu Antoinette bỗng bạc trắng như người 70 tuổi. Lúc bà chết, bà chỉ mới 38 tuổi. Trước Hoàng Hậu Antoinette, đã từng có nhiều trường hợp ghi nhận trong lịch sử về hiện tượng tóc bạc sau một đêm này. Tiêu biểu là câu chuyện về Ngài Thomas More (1478-1535) vào đêm ông bị giam ở Tòa Tháp London trước khi bị xử tử. Một số trường hợp khác cũng được ghi nhận bởi các bác sĩ từ các ca bệnh mà họ được tiếp xúc. Nhiều giả thuyết được đặt ra để giải thích hiện tượng kỳ bí này, bao gồm tác động của stress, nỗi đau đớn tột cùng, hay do tự miễn (autoimmune) lên hệ thống sắc tố (pigment) melanin dưới da. Tuy nhiên, cơ chế cụ thể của hội chứng tóc bạc sau một đêm vẫn chưa được hiểu một cách tường minh. Một công trình mới được đăng trên tạp chí Nature hồi tháng Một 2020 của nhóm nghiên cứu Ya-Chieh Hsu tại Đại Học Harvard cung cấp một cách giải thích cho hội chứng kỳ bí này ở chuột.

Màu tóc ở người rất đa dạng và được chi phối bởi các tế bào sắc tố (melanocyte). Các tế bào này được biệt hóa từ các tế bào gốc sắc tố (melanocyte stem cell – MeSC) nằm ở phần lồi (bulge) của nang tóc (hair follicle). Tế bào sắc tố có thể sản xuất nhiều hạt sắc tố melanin có khả năng hấp thụ ánh sáng, từ đó quyết định đến màu tóc. Một sợi tóc bình thường trải qua ba giai đoạn phát triển, từ tăng triển (anagen), ngừng triển (catagen), sang thoái triển (telogen). Các tế bào sắc tố được sản xuất ở thời kỳ sớm của pha tăng triển, và khi con người già đi, các tế bào gốc sắc tố mất dần. Màu tóc do đó cũng chuyển dần thành tóc muối tiêu cho đến khi mất hoàn toàn các hạt sắc tố ở nang tóc thì tóc bạc trắng.

Trong công trình trên Nature, Bing Zhang, một nghiên cứu sinh hậu tiến sỹ trong lab của GS Hsu, cùng các cộng sự tập trung vào vai trò của stress lên sự bạc màu của lông chuột. Đầu tiên, các nhà khoa học cho các nhóm chuột tiếp xúc với các loại stress khác nhau, bao gồm stress có giới hạn (restraint stress), stress kéo dài không dự đoán được (chronic unpredictable stress), và stress gây ra do kích thích thụ thể đau (nociception-induced stress) bằng cách tiêm resiniferatoxin (RTX). Cả ba loại stress đều dẫn đến sự mất các tế bào gốc sắc tố ở vùng lồi tóc và tạo thành các mảng lông trắng.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu xem xét các giả thuyết phổ biến liên quan đến bạc tóc (hair greying), bao gồm phản ứng tự miễn và hormone. Các thí nghiệm trên chuột suy giảm miễn dịch cũng như chuột mất thụ thể đáp ứng hormone corticosterone, (glucocorticoid receptor GR hay NR3C1) cho thấy lông chỉ bạc sau khi có stress, chứng tỏ rằng bạc lông không liên quan đến các tế bào T, B, hay myeloid và corticosteroid cũng không phải là yếu tố thúc đẩy (driver factor) chính. Tuy nhiên, dữ liệu giải trình tự RNA (RNA-seq) từ các tế bào gốc sắc tố cho thấy có sự tăng biểu hiện các thụ thể đáp ứng noradrenaline (b2-adrenergic receptor hay ADRB2). Khi tiêm RTX, nồng độ của phân tử CREB phospho hóa, một đầu ra dưới dòng (downstream effector) của ADRB2, tăng lên một cách đáng kể ở tế bào gốc sắc tố nhưng lại không đổi ở tế bào sắc tố trưởng thành. Hơn nữa, chuột bị mất các thụ thể này không bị bạc lông sau khi bị stress, cho thấy ADRB2 chính là thủ phạm mà nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm.

Phối tử của thụ thể b2-adrenergic là noradrenaline, một chất dẫn truyền thần kinh (neurotransmitter) liên quan đến đáp ứng chiến-hay-chạy (fight-or-flight response) khi bị stress. Trong cơ thể, các tuyến thượng thận (adrenal glands) là nguồn sản xuất chính của noradrenaline trong hệ tuần hoàn. Khi các nhà khoa học cắt bỏ các tuyến thượng thận này (adrenalectomy), nồng độ corticosterone và noradrenaline trong máu giảm đi đáng kể dưới kích thích của RTX. Tuy nhiên, lông chuột vẫn bị bạc, chứng tỏ các hormone hay các chất catecholamines từ các tuyến thượng thận không liên quan đến sự bạc lông gây ra bởi RTX. Nhóm nghiên cứu của Hsu quay sang một nguồn noradrenaline khác: hệ thần kinh giao cảm (sympathetic nervous system). Các thí nghiệm của Zhang và cộng sự chỉ ra rằng các lồi tóc có rất nhiều các đầu dây thần kinh giao cảm (sympathetic neuron). Khi các đầu dây giao cảm này bị ức chế bằng độc tố thần kinh (neurotoxin) 6-hydroxy dopamine (6-OHDA), một cách đầy bất ngờ, lông chuột không bị bạc dưới tác dụng của RTX và các tế bào gốc sắc tố không bị suy giảm. Hơn nữa, khi tiêm guanethidine để ức chế sự phóng noradrenaline từ các tận cùng thần kinh giao cảm (sympathetic nerve terminals), sự bạc lông và mất tế bào gốc sắc tố cũng bị ức chế. Các kết quả này cho thấy noradrenaline phóng thích từ các tế bào thần kinh giao cảm chính là yếu tố gây ra sự mất các tế bào gốc sắc tố ở lồi tóc. Đồng thời, bằng cách đánh dấu các tế bào gốc sắc tố bằng protein huỳnh quang, các nhà khoa học khám phá ra rằng khi chuột bị stress nặng nề hoặc khi tiếp xúc với nồng độ noradrenaline cao, các tế bào gốc sắc tố tăng sinh sản và tăng biệt hóa. Các tế bào sắc tố này sau đó di cư khỏi lồi tóc, làm cho khu vực này không còn tế bào gốc nào nữa.

Từ các thí nghiệm chủ chốt này, chúng ta có thể hình dung cơ chế gây ra hội chứng bạc tóc sau một đêm. Dưới tác động của stress trầm trọng, các đầu tận cùng thần kinh cảm giác ở nang tóc giải phóng lượng lớn chất dẫn truyền thần kinh noradrenaline, kích thích các tế bào gốc sắc tố tại đây sinh sản, biệt hóa, và di cư khỏi lồi tóc. Khi lồi tóc không còn tế bào gốc sắc tố nào nữa, nang tóc sẽ mất màu ở pha tăng triển tiếp theo, gây ra tóc bạc nhanh chóng và trước tuổi.

Công trình của Zhang và các cộng sự mở ra nhiều câu hỏi khác liên quan tới hiện tượng sinh lý thú vị này. Ví dụ như, liệu các tế bào gốc ở các khu vực khác có biệt hóa và di cư như vậy dưới tác động của stress hay không? Và đáp ứng bạc tóc này có ý nghĩa gì về mặt tiến hóa?

Huy Vũ

Tài liệu tham khảo:

1. Clark, Shayla and Deppmann, Christopher. How the stress of fight or flight turns hair white. Nature (2020) News and Views.
2. Zhang, Bing et al. Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells. Nature (2020) 577, 676-681.
3. Navarini, Alexandre and Nobbe, Stephan. Marie Antoinette Syndrome. JAMA Dermatology (2009).
4. Phương Mai. Bí ẩn hội chứng khiến tóc bạc trắng sau một đêm. Zing News (2019).