Нарушаването на биологичните ритми води до преждевременно стареене на кожата

Учените са изследвали ролята на ежедневните биологични ритми (циркадни ритми) в регенеративния капацитет на кожните стволови клетки. Нарушаването на тези ритми води до преждевременно стареене на тъканите и повишен риск от развитие на кожни тумори, включително рак.

Учени от Центъра за геномна регулация са провели проучване, което ще бъде публикувано в списанието Nature. То описва ролята на циркадните ритми или вътрешните биологични часовници върху човешката активност през целия ден, както и тяхното въздействие върху функцията на кожните стволови клетки, отговорни за ежедневната регенерация на кожата.

Стволовите клетки са отговорни за постоянното обновяване на клетъчните елементи на кожата, замествайки тези, които вече са изчерпали функционалните си възможности в резултат на жизнената дейност. Правилното функциониране на стволовите клетки е много важно за поддържане на тъканите в нормално състояние през целия жизнен цикъл на тялото. През деня кожата е изложена на различни вредни вещества, като ултравиолетова светлина през деня, и патогени като бактерии и вируси. Основната функция на кожата е да предпазва тялото от тези потенциални патогени, действайки като вид бариера, отделяща тялото ни от външния свят.

Учените, участвали в изследването, открили, че активността на кожните стволови клетки се регулира от вътрешен биологичен часовник и че правилното функциониране на този часовник е от съществено значение за поддържането на тъканта в здравословно състояние. Този часовник регулира активността на стволовите клетки по такъв начин, че например по време на пиково излагане на светлина клетките са способни да се предпазят от вредното лъчение, докато вечер и през нощта те се делят и възстановяват тъканите, замествайки увредените клетки със здрави. По този начин биологичният часовник позволява на стволовите клетки да се делят в момент, когато кожата вече не е изложена на евентуални външни увреждащи фактори и не става толкова уязвима в резултат на натрупването на мутации в ДНК, които биха могли да доведат до загуба на регенеративен капацитет или повишен риск от развитие на тумор.

„Биологичният часовник прецизно контролира темпоралното поведение на стволовите клетки, така че системата да се адаптира към нуждите на тъканите в зависимост от времето на деня. Ако този контрол е нарушен, стволовите клетки започват да натрупват увредена ДНК и вероятността от клетъчно стареене и развитие на кожни тумори се увеличава значително“, казва Салвадор Азнар Бенита, координатор на изследването.

Гените BMAL1 и period1/2 са отговорни за контролирането на този ритъм, регулирайки клетъчната активност по време на фазите на регенерация и почивка. Чрез генетично манипулиране на двата гена, учените са доказали, че нарушаването на биологичните ритми в кожните клетки води до това стволовите клетки да не знаят каква функция да изпълняват и в резултат на това - преждевременно клетъчно стареене и натрупване на мутантна ДНК.

Циркадните ритми организират всички наши биологични функции според естествените цикли на светлина и тъмнина. Резултатите от проучването показват, че регенерацията на кожата, която предотвратява стареенето и развитието на рак на кожата, също е подчинена на тези ритми. С напредване на възрастта тези биологични ритми са склонни да се нарушават. Учените смятат, че тези нарушения могат в крайна сметка да доведат до нарушения в регенеративния потенциал на нашите тъкани и развитие на тумори.

В бъдеще учените искат да проведат допълнителни изследвания, за да разберат защо биологичният часовник се нарушава с възрастта и дали е възможно да се разработят методи за възстановяване на циркадните ритми, за да се забави процесът на тъканна дегенерация и да се намали рискът от развитие на тумор.