Згідно з новаторським дослідженням, проведеним вченими з Манчестерського університету, No7 Beauty Company (що входить до групи Boots) та Університету Пенсільванії, багаторічний хронічний вплив сонячного світла на шкіру людини сильно порушує її біологічні ритми.
Отримані результати можуть пояснити, як ультрафіолетове (УФ) випромінювання викликає запалення та пошкодження у відкритої шкіри, так зване фотостаріння, яке руйнує її підтримувальну структуру і змінює поведінку клітин.
Опубліковане в журналі Journal of Investigative Dermatology, дослідження може мати важливе значення для здоров'я шкіри та розробки засобів догляду за шкірою, що враховують час доби, коли вони наносяться.
Це перше дослідження, в якому безпосередньо порівнюються добові ритми включення та виключення генів у шкірі людини, що піддається впливу і захищається від сонячного світла, протягом півстоліття.
Майже всі органи, включаючи шкіру, демонструють 24-годинні ритми, що дозволяє організму передбачати та адаптуватися до змін, пов'язаних із циклом світло-темрява, включаючи щоденну дію сонячного випромінювання.
Провідний дослідник, професор Цін-Цзюнь Мен з Манчестерського університету, сказав: "Згідно з гіпотезою «уникнення світла», однією з рушійних сил еволюції біологічного годинника у стародавніх форм життя було обмеження вразливих біологічних процесів — зокрема, синтезу ДНК і поділу клітин — нічним часом, щоб уникнути шкідливого випромінювання сонця.
"Таким чином, в ході еволюції організми, які синхронізували копіювання ДНК з нічним часом або умовами низького освітлення, мали менше мутацій та краще виживали. Їхній вбудований «годинник» допомагав планувати ризиковані процеси на більш безпечний час. Цей давній захисний механізм, мабуть, досі проявляється в органах ссавців, таких як шкіра.
"Розуміння хронобіології людської шкіри та того, як вона адаптується до щоденних змін стресових факторів, таких як ультрафіолетове випромінювання, та передбачає їх, має вирішальне значення для підтримки здоров'я шкіри".
Він додав: "Наскільки нам відомо, це перше дослідження in vivo, в якому безпосередньо порівнюються пошкоджена ультрафіолетом шкіра та шкіра, захищена від сонця, у тих самих людей.
"Ми виявили, що хронічний вплив ультрафіолетового випромінювання пов'язаний з ослабленням біологічного годинника і більш ранніми ритмами, що передбачає, що наш шкірний біологічний годинник може бути порушений або перепрограмований, що може мати важливі наслідки для здоров'я шкіри".
Дослідники працювали з 20 добровольцями, беручи біопсії шкіри як із закритої верхньої частини сідниці, так і з відкритого тильного боку передпліччя опівдні, 18:00, опівночі та о 6:00 ранку протягом 24-годинного циклу.
Обидва набори зразків були взяті в тих самих людей, що забезпечило вищу статистичну вірогідність результатів.
Активність генів у зразках вимірювалася за допомогою секвенування РНК, а складний статистичний аналіз дозволив визначити, наскільки сильними були цикли біологічного годинника і коли активність кожного гена досягала піка.
Керівник дослідження, професор Рон Анафі з Університету Пенсільванії, сказав: "Шкіра, що піддається впливу сонця, демонструє інший добовий патерн активності генів, ніж шкіра, зазвичай захищена від сонця. Ми поки що не знаємо, чи допомагають ці зміни захистити шкіру або сигналізують про раннє ушкодження".
Майже дві третини генів, активних в опромінюваній сонцем шкірі людини, досягають свого піка вночі, порівняно з трохи більше половиною в захищеній шкірі, що показує, що багато біологічних шляхів, включаючи ті, які відповідають за відновлення ДНК, слідують скоординованому ритму з піковою активністю в нічний час.
Що особливо важливо, осцилювальні гени відновлення ДНК демонструють слабкіший ритм у відкритій шкірі людини, що вказує на відсутність часової координації цього важливого шляху.
Невелика група генів, пов'язаних з відновленням, також стала незвичайно активною у відкритій шкірі, що порушує важливі питання про те, чи допомагає ця зміна шкірі краще справлятися з пошкодженнями від сонця або сигналізує про шкідливі зміни, які роблять клітини більш схильними до переміщення та поширення.
Хоча нічне відновлення ДНК спостерігалося і в мишей, його роль у людини досі неясна. Деякі вчені припускають, що воно могло розвинутися тому, що відновлення працює найкраще без ультрафіолетового випромінювання, або тому, що клітини передбачають щоденний стрес і готуються заздалегідь.
Оскільки білки виробляються через деякий час після активації відповідних генів, нічний сплеск активності може гарантувати, що відновлення білків будуть готові та активні до початку впливу ультрафіолету наступного дня.
Доктор Майк Белл, керівник відділу наукових досліджень компанії No7 Beauty і співавтор дослідження, сказав: "Циркадна біологія — це захоплююча область, яка швидко розвивається, проте її роль у людській шкірі залишається відносно маловивченою. Саме тому ми були раді співпрацювати з Манчестерським університетом та провідним світовим хронобіологом професором Цін-Цзюнь Меном для проведення цього новаторського дослідження.
"Наші результати розкривають нові відомості про те, як хронічний вплив сонця порушує природні циркадні ритми шкіри, що може сприяти прискореному старінню, характерному для шкіри, відкритої до впливу сонця.
"Ця робота також підкреслює багатообіцяючий потенціал хронотехнологій, включаючи цілеспрямовані рішення для догляду за шкірою вдень та вночі, розроблені для роботи в гармонії з внутрішнім біологічним годинником шкіри, щоб забезпечити кращі результати профілактики та лікування шкіри".
