Порушення біологічних ритмів призводить до передчасного старіння шкіри

Вчені вивчили роль щоденних біологічних ритмів (циркадних ритмів) в регенеративної здатності стовбурових клітин шкіри. Порушення цих ритмів призводить до передчасного старіння тканин і підвищення ризику розвитку пухлин шкіри, в тому числі і раку.

Вчені з Центру геномної Регулювання (Centre for Genomic Regulation) провели дослідження, яке буде опубліковано в журналі Nature. У ньому описується роль циркадних ритмів, тобто внутрішнього біологічного годинника, на життєдіяльність людини протягом доби, а також вплив їх на функцію стовбурових клітин шкіри, що відповідають за щоденну регенерацію шкіри.

Стовбурові клітини відповідають за постійне оновлення клітинних елементів шкіри, замінюючи ті, які вже вичерпали свої функціональні можливості в результаті життєдіяльності. Правильна робота стовбурових клітин дуже важлива для підтримки тканин в нормальному стані протягом усього життєвого циклу організму. Протягом дня шкіра піддається впливу різних шкідливих речовин, наприклад, ультрафіолетового світла в денний час доби, і потягнув, таких як бактерій і вірусів. Основною функцією шкіри є захист організму від цих потенційних патогенів, виступаючи своєрідним бар'єром, відокремлюючи наш організм від зовнішнього світу.

Вчені, що брали участь в дослідженні, виявили, що активність стовбурових клітин шкіри регулюється внутрішніми біологічними годинниками, і що правильне функціонування цього годинника є необхідним для підтримання тканини в здоровому стані. Цей годинник регулюють активність стовбурових клітин таким чином, що, наприклад, під час піку впливу світла, клітини здатні захистити себе від шкідливого випромінювання, тоді як у вечірні години та вночі вони діляться і восстанавляют тканини, замінюючи пошкоджені клітини здоровими. Таким чином, біологічний годинник дозволяє стовбуровим клітинам ділитися в період, коли шкіра вже не піддається можливих зовнішніх пошкоджень факторами і не стає такою вразливою в результаті накопичення мутацій в ДНК, які могли б привести до втрати регенераційної здатності або підвищення ризику розвитку пухлини.

"Біологічний годинник точно контролюють тимчасове поведінку стовбурових клітин, так, що система адаптується до потреб тканин в залежності від часу доби. Якщо цей контроль порушується, стовбурові клітини починають накопичувати пошкоджені ДНК, і ймовірність старіння клітин, а також розвиток пухлин шкіри значно зростає." стверджує Сальвадор Аснар Benitah, координатор дослідження.

Гени BMAL1 і period1 / 2 відповідають за контроль цього ритму, регулюючи клітинну активність під час фаз регенерації і відпочинку. За допомогою генетичних маніпуляцій обох генів, вчені довели, що порушення біологічних ритмів в клітинах шкіри призводить до того, що стовбурові клітини не знають яку функцію їм виконувати, і як наслідок - передчасне клітинне старіння і накопичення мутантних ДНК.

Циркадні ритми організовують всі наші біологічні функції відповідно до природних циклами світла і темряви. Результати дослідження показали що, регенерація шкіри, яка запобігає старінню і розвитку раку шкіри, також підкоряються цим ритмам. Оскільки ми старіємо, ці біологічні ритми мають тенденцію до виникнення поломок. Вчені вважають, що ці поломки, в кінцевому підсумку, можуть привести до порушень регенеративного потенціалу наших тканин і розвитку пухлин.

У майбутньому вчені хочуть провести додаткові дослідження, щоб зрозуміти, чому з віком біологічний годинник порушуються, і чи є можливість розробити методи для відновлення циркадних ритмів, щоб уповільнити процес дегенерації тканин і зменшити ризик розвитку пухлин.