Порушення біологічних ритмів призводить до передчасного старіння шкіри

Вчені вивчали роль щоденних біологічних ритмів (циркадних ритмів) у регенеративній здатності стовбурових клітин шкіри. Порушення цих ритмів призводить до передчасного старіння тканин та підвищеного ризику розвитку пухлин шкіри, включаючи рак.

Вчені з Центру геномної регуляції провели дослідження, яке буде опубліковано в журналі Nature. У ньому описується роль циркадних ритмів, або внутрішніх біологічних годинників, на активність людини протягом дня, а також їхній вплив на функцію стовбурових клітин шкіри, відповідальних за щоденну регенерацію шкіри.

Стовбурові клітини відповідають за постійне оновлення клітинних елементів шкіри, замінюючи ті, що вже вичерпали свої функціональні можливості в результаті життєдіяльності. Правильне функціонування стовбурових клітин дуже важливе для підтримки тканин у нормальному стані протягом усього життєвого циклу організму. Протягом дня шкіра піддається впливу різних шкідливих речовин, таких як ультрафіолетове випромінювання вдень, та патогенів, таких як бактерії та віруси. Основна функція шкіри полягає в захисті організму від цих потенційних патогенів, діючи як своєрідний бар'єр, що відокремлює наш організм від зовнішнього світу.

Вчені, які брали участь у дослідженні, виявили, що активність стовбурових клітин шкіри регулюється внутрішнім біологічним годинником, і що правильне функціонування цього годинника є важливим для підтримки здорового стану тканини. Цей годинник регулює активність стовбурових клітин таким чином, що, наприклад, під час пікового впливу світла клітини здатні захищати себе від шкідливого випромінювання, тоді як ввечері та вночі вони діляться та відновлюють тканини, замінюючи пошкоджені клітини здоровими. Таким чином, біологічний годинник дозволяє стовбуровим клітинам ділитися в той час, коли шкіра більше не піддається впливу можливих зовнішніх шкідливих факторів і не стає такою вразливою в результаті накопичення мутацій у ДНК, які можуть призвести до втрати регенеративної здатності або підвищеного ризику розвитку пухлини.

«Біологічний годинник точно контролює часову поведінку стовбурових клітин, завдяки чому система адаптується до потреб тканин залежно від часу доби. Якщо цей контроль порушується, стовбурові клітини починають накопичувати пошкоджену ДНК, і ймовірність клітинного старіння та розвитку пухлин шкіри значно зростає», – каже Сальвадор Аснар Беніта, координатор дослідження.

Гени BMAL1 та period1/2 відповідають за контроль цього ритму, регулюючи клітинну активність під час фаз регенерації та спокою. Генетично маніпулюючи обома генами, вчені довели, що порушення біологічних ритмів у клітинах шкіри призводить до того, що стовбурові клітини не знають, яку функцію виконувати, і як наслідок – передчасне старіння клітин та накопичення мутантної ДНК.

Циркадні ритми організовують усі наші біологічні функції відповідно до природних циклів світла і темряви. Результати дослідження показали, що регенерація шкіри, яка запобігає старінню та розвитку раку шкіри, також підпорядковується цим ритмам. З віком ці біологічні ритми мають тенденцію порушуватися. Вчені вважають, що ці порушення можуть зрештою призвести до порушень регенеративного потенціалу наших тканин та розвитку пухлин.

У майбутньому вчені хочуть провести додаткові дослідження, щоб зрозуміти, чому біологічний годинник порушується з віком, і чи можливо розробити методи відновлення циркадних ритмів, щоб уповільнити процес дегенерації тканин і зменшити ризик розвитку пухлини.