Senescencja komórek jako jeden z mechanizmów starzenia się skóry

Pojęcie senescencji komórkowej w branży kosmetycznej w ostatnich latach słyszy się co raz częściej. Zauważamy wyraźny wzrost zainteresowania tym hasłem w opisach i deklaracjach marketingowych składników aktywnych mających na celu opóźnienie procesów starzenia się skóry. Nic w tym dziwnego ponieważ producenci surowców kosmetycznych bacznie obserwują doniesienia naukowe i opracowują co raz to nowsze i bardziej zaawansowane rozwiązania pozwalające na zachowanie skórze młodszego wyglądu, wpisując się tym samym w trend „Longevity”. Producenci kosmetyków ale też świadomi konsumenci są ciągle spragnieni nowości, a w szczególności jeśli za mocnymi deklaracjami skuteczności surowców idzie nauka.

Chociaż pojęcie senescencji dla kogoś nie związanego z branżą naukową może brzmieć dosyć skomplikowanie i egzotycznie to termin ten znany jest w dziedzinie biotechnologii już od wielu lat.

Senescencja komórkowa to nic innego jak starzenie komórkowe a dokładniej zjawisko w którym komórki przestają się dzielić, ale w przeciwieństwie do apoptozy (czyli śmierci komórkowej) pozostają metabolicznie aktywne. Termin ten został zapoczątkowany już w latach 60 XX wieku przez Leonarda Hayflicka, który w 1961 roku odkrył, że ludzkie komórki dzielą się tylko określoną liczbę razy w hodowli komórkowej – zwykle około 40–60 podziałów – po czym wchodzą w stan trwałego zatrzymania cyklu komórkowego.

Senescencja komórkowa jest procesem naturalnym, reguluje ona procesy fizjologiczne i homeostatyczne, szczególnie podczas rozwoju embrionalnego i gojenia się ran, ale może być również procesem patologicznym, który przyczynia się do przedwczesnego starzenia, występowania różnych chorób i zaburzeń metabolicznych.

Komórki senescentne (nazywane również „komórkami zombie”) charakteryzują się zmianami morfologicznymi takimi jak powiększone jądro, zwiększony rozmiar komórki i jej spłaszczony wygląd, nieprawidłowościami organelli a także odpornością na apoptozę. Dodatkowo obserwuje się szereg nadaktywności określonych enzymów, białek czy genów, co pozwala na co raz dokładniejsze oznaczanie komórek senescentnych w badaniach in-vivo, in-vivo i ex-vivo.

W ostatnich latach badania nad senescencją komórkową nabrały tempa, koncentrując się na:

• opracowywaniu terapii senolitycznych, które selektywnie eliminują starzejące się komórki, potencjalnie spowalniając procesy starzenia się organizmu,
• Identyfikacji biomarkerów senescencji, takich jak zmiany w metylacji DNA i ekspresji genów,
• Zrozumieniu roli senescencji w różnych typach komórek i tkankach, co może prowadzić do bardziej precyzyjnych interwencji terapeutycznych.

W kontekście starzenia się skóry badania naukowe nad zjawiskiem senescencji komórkowej szczególnie skupiono na aspektach takich jak:

• Poznaniu czynników egzogennych czyli wpływ środowiskowy
• Zmiany komórkowe i tkankowe w starzejącej się skórze
• Strategie terapeutyczne i kosmetologiczne
• Nowe technologie badawcze: obrazowanie 3D i modele skóry in vitro do testowania substancji przeciwstarzeniowych czy sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek do badania heterogenności populacji komórek skóry.

Senescencja a starzenie się skóry

Komórki senescentne w fibroblastach i keranocytach mogą wydzielać specyficzne cząsteczki, które wpływają na otoczenie czyli zdrowe komórki – jest to tzw. fenotyp wydzielniczy związany z senescencją  w skrócie SASP (z ang. Senescence-Associated Secretory Phenotype).

Substancje wydzielane przez komórki senescentne:

• cytokiny prozapalne IL-6, IL-8 i chemokiny
• enzymy degradujące białka (np. metaloproteinazy)

Zjawisko to ma negatywny wpływ na zdrowie tkanek, ponieważ dochodzi do indukcji senescencji w komórkach sąsiadujących. W przypadku wydzielania prozapalnych cytokin doprowadza do przewlekłego stanu zapalnego w skórze a co za tym idzie jej gorszej kondycji i przedwczesnego starzenia się (tzw. „inflammaging”). Senescentne fibroblasty przestają produkować kolagen typu I, a zaczynają wydzielać enzymy degradujące macierz zewnątrzkomórkową (np. metaloproteinazy – MMPs). W konsekwencji prowadzi to do utraty elastyczności i jędrności skóry, a  także sprzyja pojawianiu się zmarszczek.

Senescencja keratynocytów prowadzi do zaburzeń odnowy naskórka, spadku jego grubości i zdolności regeneracyjnych. Skóra staje się cieńsza, bardziej sucha i wrażliwa. Może przyczyniać się do utraty regeneracyjnych zdolności skóry.

Zatem senescencja komórek sąsiadujących to zjawisko, w którym zdrowe komórki przejmują cechy komórek starzejących się pod wpływem sygnałów chemicznych wydzielanych przez te ostatnie. To rodzaj „reakcji łańcuchowej” senescencji, który jest fatalny w skutkach dla zdrowego funkcjonowania skóry.

Mechanizmy molekularne senescencji komórkowej

Senescencja może być indukowana przez wiele czynników, zarówno endogenne jak i egzogenne. Warto znać szczególnie te z drugiej grupy na które możemy wpływać naszymi codziennymi wyborami, jeżeli chcemy zachować skórę w jak najlepszej kondycji przez długi czas.

Tabela1. Podział czynników sprzyjających senescencji komórkowej

Substancje aktywne redukujące senescencję komórkową

Chociaż proces zatrzymania podziału komórkowego jest naturalny i nieunikniony a żyjąc w obecnych czasach z każdej strony narażeni jesteśmy na negatywny ekspozom, to dzięki nauce wiemy co możemy zrobić aby realnie zmniejszyć negatywne skutki senescencji. Przemysł dermokosmetyczny i farmaceutyczny jest w ciągłej fazie rozwijania składników aktywnych o działaniu senoterapeutycznym czyli oddziaływującym na komórki starzejące się – dzielą się one na:

• senolityki – eliminujące komórki senescentne,
• senomodyfikatory – hamujące negatywne skutki ich obecności (np. ograniczające SASP).

Przykłady substancji aktywnych z podziałem na ich mechanizm akcji:

.

Przykłady aktywnych surowców rynkowych deklarujących działanie przeciwko senescencji komórkowej wraz z ich opisem akcji

Tabela 2. Przykłady aktywnych surowców rynkowych deklarujących działanie przeciwko senescencji komórkowej wraz z ich opisem akcji

Inne potencjalne terapie celujące w komórki senescentne to np. terapie regeneracyjne z zastosowaniem komórek macierzystych czy zyskujących obecnie popularność egzosomów. Działają one na zasadzie międzykomórkowej komunikacji przekazując sygnały regeneracyjne i przeciwstarzeniowe od młodych, zdrowych komórek (np. macierzystych) do komórek starzejących się (np. fibroblastów, keratynocytów).

Egzosomy przenoszą:

• miRNA i mRNA, które regulują ekspresję genów związanych z procesem starzenia (np. wyciszają geny prozapalne lub proapoptotyczne).
• Białka (czynniki wzrostu, enzymy), które stymulują regenerację komórek i naprawę tkanek.
• Lipidy i metabolity, wspierające metabolizm i komunikację komórkową.

Z uwagi na to, egzosomy wydają się mieć duży potencjał w kontekście terapii przeciwdziałających senescencji i w najbliższej przyszłości przewiduje się wzrost zainteresowania tymi transportującymi pęcherzykami zarówno w zabiegach medycyny estetycznej jak i w domowej pielęgnacji.

Podsumowanie

Senescencja komórek jest nieodłącznym elementem starzenia się skóry, odgrywającym kluczową rolę w degeneracji struktur skórnych. Zrozumienie jej mechanizmów oraz interakcji ze środowiskiem otwiera zupełnie nowy rozdział w kosmetologii, oparty na naukowym podejściu do procesów starzenia się skóry. Rosnąca liczba badań oraz rozwój technologii umożliwiają identyfikację i modulację komórek starzejących się, co prowadzi do opracowania zaawansowanych strategii pielęgnacyjnych. Substancje aktywne o działaniu senolitycznym i senomodulującym, a także innowacyjne terapie z wykorzystaniem egzosomów czy komórek macierzystych, wpisują się w aktualny trend „well-aging” i oferują realne możliwości poprawy kondycji skóry. Kosmetologia przyszłości staje się dziedziną coraz bardziej interdyscyplinarną, łączącą wiedzę z zakresu biologii komórkowej, biotechnologii i medycyny estetycznej – co czyni ją nie tylko skuteczniejszą, ale i bardziej świadomą naukowo.