Wpływ cyklu dobowego na kondycję skóry

Kategoria: Aktualności Badania i rozwój
4 min. czytania

Każde zakłócenie naturalnie biegnącego rytmu dobowego człowieka znajduje odzwierciedlenie w pogorszeniu kondycji psychicznej, ale i fizycznej. Nowoczesny styl życia związany z dużym narażeniem na stres, wielogodzinnym czasem pracy przy komputerze, częstymi podróżami i problemami ze snem niepodważalnie wpływają na nasz wygląd zewnętrzny i kondycję skóry. Wszystko przez desynchronizację zegara biologicznego organizmu z rytmem dobowym.

Nadrzędnym zegarem biologicznym w ciele człowieka są jądra nadskrzyżowaniowe (SCN) będące skupiskiem neuronów zlokalizowanym w mózgu. SCN synchronizują pracę całego organizmu oraz koordynują informacje docierające zarówno ze środowiska zewnętrznego, jak i z jego wnętrza. Kontrolują dobowe oscylacje ekspresji genów za pomocą genów zegarowych, do których można zaliczyć geny clock, bmal, per oraz cry. Heterodimery białkowe CLOCK i BMAL1 działają jako aktywatory transkrypcji pewnych genów docelowych. Wśród tych genów docelowych są też „negatywne” czynniki- rodzina genów cryptochrom (Cry) i period (Per). Po translacji i dimeryzacji, utworzony kompleks PER/CRY, przenosi się do jądra gdzie hamuje aktywność kompleksu CLOCK/BMAL1. W konsekwencji poziom transkrypcji per i cry zmniejsza się, a następnie mniej jest syntetyzowanych białek PER i CRY. Białka PER i CRY tworzą zatem samopodtrzymujący się 24-godzinny rytm ekspresji genów. Szacuje się, że z cyklem dobowym związana jest regulacja aż 20% genów człowieka. Obecnie wiemy, że swoiste oscylatory okołodobowe występują w kilku głównych typach komórek skóry, w tym keratynocytach naskórka i mieszków włosowych, fibroblastach skórnych, melanocytach [1,2] oraz tkance tłuszczowej [3].

Komórki skóry a stres środowiskowy

Komórki skóry ze względu na bezpośredni wpływ środowiska zewnętrznego nieustannie są narażone na zakłócenie wewnętrznej homeostazy. Do środowiskowych stresorów można zaliczyć m. in. promieniowanie UV, nagłe zmiany temperatury, urazy chemiczne i fizyczne oraz infekcje bakteryjne. Zegar okołodobowy w odpowiedzi na stres środowiskowy moduluje reakcje skórne by zniwelować efekt zakłócenia, wykorzystując do tego zaawansowane mechanizmy naprawcze. Dzieję się tak np. po ekspozycji na promieniowanie słoneczne lub inne sztuczne źródła światła gdzie dochodzi do uszkodzenia DNA i destrukcji komórek skóry prowadząc do fotostarzenia. Z kilku różnych możliwych sposobów naprawy DNA co najmniej jeden jest skorelowany z cyklem okołodobowym- Naprawa Wycinków Nukleotydowych (NER). NER jest regulowany w sposób okołodobowy poprzez jedno z kluczowych białek rozpoznających uszkodzenia, białko XPA. Co ciekawe XPA jest stymulowane przez SIRT1, co jest interesujące, gdy zdajemy sobie sprawę, że aktywność SIRT1 okazała się proporcjonalna do długości życia. [4] Oprócz SIRT1 i SIRT3 wykazano, że SIRT6 jest krytycznym regulatorem transkrypcji okołodobowej, odpowiedzialnej za utrzymanie homeostazy metabolicznej. [5]

Stres oksydacyjny jako kluczowy czynnik procesu starzenia

Uszkodzenie DNA, białek albo innych komponentów komórkowych w wyniku np. ekspozycji na promieniowanie UV, może być wskaźnikami starzenia się skóry. Jednym z kluczowych czynników, które są zaangażowane w proces starzenia jest stres oksydacyjny. Dziś wiadomo, że w regulacji stresu oksydacyjnego i rytmów okołodobowych w skórze jest zaangażowanych kilka ścieżek sygnałowych i wiele bioaktywnych cząsteczek. Ważne przykłady cząsteczek łączących te dwa systemy obejmują: serotoninę (hormon szczęścia, prekursor melatoniny), melatoninę (silny przeciwutleniacz i hormon snu), melaninę oraz witaminy A i D. Synteza melaniny i witaminy D jest zależna od światła słonecznego i odbywa się w sposób okołodobowy. W przypadku zakłócenia rytmu okołodobowego produkcja tych czynników ochronnych jest zagrożona, co pozwala osiągnąć nieodwracalny poziom stresu oksydacyjnego w komórkach i zakłócić ważne procesy regulacyjne. Inne hormony ochronne i witaminy związane z rytmem okołodobowym, takie jak melatonina i witamina A, są również ważne w regulacji stanów okołodobowych i potencjału redoks skóry. Gdy wszystkie te systemy działają w zgodzie, pozwala to na optymalną ochronę i funkcjonowanie komórek skóry. Jeśli jednak jakakolwiek część tego złożonego systemu jest uszkodzona lub rozregulowana, może to przełożyć się na problemy dla całego organizmu. [6]

Na poziomie komórkowym melatonina wykazuje właściwości antyutleniające ale przede wszystkim globalnie wpływa na organizm poprzez regulację snu i czuwania. Produkcja melatoniny przez szyszynkę rozpoczyna się w późnych godzinach wieczornych, około godziny 20-21 i kończy się nad ranem. Gdy do oka trafia światło, wydzielanie melatoniny maleje, a jej stężenie we krwi obniża się. Najsilniejsze działanie wywiera przy tym światło niebieskie. Sztuczne źródła światła takie jak ekrany telewizorów, komputerów i telefonów komórkowych należą więc do silnych bodźców świetlnych hamujących syntezę melatoniny. Nadmierna ekspozycja na te promienie jest jednym z powodów trudności z zasypianiem i bezsenności. Wraz ze starzeniem się organizmu dochodzi do zwapnienia szyszynki, co zmniejsza ilość zsyntezowanej melatoniny (dlatego osoby w wieku 80 i więcej lat mają problemy ze snem, często sypiają w dzień i budzą się wcześnie rano). Udowodniono, że zaburzenia snu wpływają na starzenie się skóry w zakresie osłabionej regeneracji i integralności komórek jak też słabsze gojenie się ran. Oprócz tego zmniejsza się produkcja kolagenu i różnicowanie komórkowe, a wzrasta lipogeneza.

Podsumowanie

Zrozumienie zależności łączących cykl okołodobowy człowieka z fizjologią jego skóry jest kluczem do doboru pielęgnacji na miarę 21. wieku. Być może już niebawem za przyczyną odpowiednio dobranych kosmetyków będziemy w stanie przeciwstawiać się negatywnym czynnikom zaburzającym nasz zegar biologiczny bądź objawowo pomagać skórze w niwelowaniu uszkodzeń.

[1] Zanello i in., „Expression of the Circadian Clock Genes clock and period1 in Human Skin.”, Journal of Investigative Dermatology, 2000
[2] Lin K.K. i in., „Circadian Clock Genes Contribute to the Regulation of Hair Follicle Cycling”, https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1000573, 2009
[3] Solt L.A. i in. „The REV-ERBs and RORs: molecular links between circadian rhythms and lipid homeostasis.”, Future Med Chem. 2011
[4] Wilking M. i in. „Circadian Rhythm Connections to Oxidative Stress: Implications for Human Health”; ANTIOXIDANTS & REDOX SIGNALING, 2013
[5] Masri S. „Sirtuin-Dependent Clock Control: New Advances in Metabolism, Aging and Cancer”, Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2015
[6] Ndiay M. A. i in.; Skin, Reactive Oxygen Species, and Circadian Clocks. ANTIOXIDANTS & REDOX SIGNALING, 2014

Agnieszka Radzikowska
Specjalista ds. badań in vivo
Centrum Naukowo-Badawcze Dr Irena Eris

Artykuł został opublikowany w kwartalniku "Świat Przemysłu Kosmetycznego" 3/2020