Длительное воздействие солнечных лучей нарушает биологические часы в коже

Фото из открытых источников

Согласно новаторскому исследованию, проведенному учеными из Манчестерского университета, компании No7 Beauty Company, входящей в состав The Boots Group, и Пенсильванского университета, многолетнее хроническое воздействие солнечного света на кожу человека сильно нарушает ее биологические ритмы.

Полученные результаты могут объяснить, как ультрафиолетовое (УФ) излучение вызывает воспаление и повреждение в открытых участках кожи, так называемое фотостарение, которое разрушает ее поддерживающую структуру и изменяет поведение клеток.

Опубликованное в Journal of Investigative Dermatology исследование может иметь важное значение для здоровья кожи и разработки средств по уходу за кожей с учетом времени суток, когда они наносятся.

Это первое исследование, в котором напрямую сравниваются суточные ритмы включения и выключения генов в коже человека, подвергавшейся и защищенной от солнечного света в течение полувека.

Практически все органы, включая кожу, демонстрируют 24-часовые ритмы, что позволяет организму предвидеть и адаптироваться к изменениям, связанным с циклом свет-темнота, включая ежедневное воздействие солнечной радиации.

«Согласно гипотезе «избегания света», одной из движущих сил эволюции биологических часов у древних форм жизни было ограничение уязвимых биологических процессов — в частности, синтеза ДНК и деления клеток — ночным временем, чтобы избежать вредного солнечного излучения», - говорит профессор Цин-Цзюнь Мэн из Манчестерского университета.

Таким образом, в процессе эволюции организмы, которые синхронизировали копирование ДНК с ночным временем или условиями низкой освещенности, имели меньше мутаций и лучше выживали. Их встроенные «часы» помогали планировать рискованные процессы на более безопасное время. Этот унаследованный защитный механизм, по-видимому, до сих пор проявляется в органах млекопитающих, таких как кожа.

Понимание хронобиологии человеческой кожи и того, как она адаптируется к ежедневным изменениям стрессовых факторов, таких как ультрафиолетовое излучение, и как она их предвидит, имеет решающее значение для поддержания здоровья кожи.

«Насколько нам известно, это первое исследование биологических часов кожи in vivo, в котором напрямую сравнивается кожа, поврежденная УФ-излучением, с кожей, защищенной от солнца, у одних и тех же людей», - говорит Цин-Цзюнь Мэн. «Мы обнаружили, что хроническое воздействие ультрафиолетового излучения связано с ослаблением биологических часов и более ранним началом ритмов, что позволяет предположить, что наши кожные биологические часы могут быть нарушены или перепрограммированы, что может иметь важные последствия для здоровья кожи».

Исследователи работали с 20 добровольцами, беря биопсию кожи как с закрытой верхней части ягодицы, так и с открытой тыльной стороны предплечья в полдень, в 18:00, в полночь и в 6:00 утра в течение 24-часового цикла.

Оба набора образцов были взяты у одних и тех же людей, что обеспечило более высокую статистическую достоверность результатов.

Активность генов в образцах измерялась с помощью секвенирования РНК, а сложный статистический анализ позволил определить, насколько сильны циклы биологических часов и когда активность каждого гена достигает пика.

Насколько нам известно, это первое исследование биологических часов кожи in vivo , в котором напрямую сравнивается кожа, поврежденная УФ-излучением, с кожей, защищенной от солнца, у одних и тех же людей.

«Кожа, подверженная воздействию солнца, демонстрирует иной суточный паттерн активности генов, чем кожа, обычно защищенная от солнца. Мы пока не знаем, помогают ли эти изменения защитить кожу или сигнализируют о раннем повреждении», - говорит соавтор исследования профессор Рон Анафи из Университета Пенсильвании.

Почти две трети генов, активных в подверженной воздействию солнца коже человека, достигают своего пика активности ночью, по сравнению с чуть более половиной в защищенной коже, что показывает, что многие биологические пути, включая те, которые отвечают за восстановление ДНК, следуют скоординированному ритму с пиковой активностью в ночное время.

Важно отметить, что осциллирующие гены репарации ДНК демонстрируют более слабую ритмичность в коже человека, подверженной воздействию солнца, что указывает на отсутствие временной координации этого важного сигнального пути.

Небольшая группа генов, связанных с восстановлением тканей, также стала необычайно активной в коже, подвергшейся воздействию солнца, что поднимает важные вопросы о том, помогает ли это изменение коже лучше справляться с солнечными повреждениями или же сигнализирует о вредных изменениях, которые делают клетки более склонными к перемещению и распространению.

Хотя ночное восстановление ДНК наблюдалось и у мышей, его роль у человека до сих пор неясна. Некоторые ученые предполагают, что оно могло развиться потому, что восстановление работает лучше всего в отсутствие ультрафиолетового излучения, или потому, что клетки предвидят ежедневный стресс и готовятся к нему заранее.

Поскольку белки вырабатываются спустя некоторое время после активации соответствующих генов, ночной всплеск активности может гарантировать, что белки, участвующие в восстановлении, будут готовы и активны к началу воздействия УФ-излучения на следующий день.

«Наши результаты позволяют по-новому взглянуть на то, как хроническое воздействие солнечных лучей нарушает естественные циркадные ритмы кожи, что может способствовать ускоренному старению, характерному для кожи, подверженной воздействию солнца», - отмечают авторы исследования.