Zakłócenie rytmów biologicznych prowadzi do przedwczesnego starzenia się skóry.

Naukowcy badali rolę codziennych rytmów biologicznych (rytmów dobowych) w zdolnościach regeneracyjnych komórek macierzystych skóry. Zaburzenie tych rytmów prowadzi do przedwczesnego starzenia się tkanek i zwiększonego ryzyka rozwoju guzów skóry, w tym raka.

Naukowcy z Centre for Genomic Regulation przeprowadzili badanie, które zostanie opublikowane w czasopiśmie Nature. Opisuje ono rolę rytmów dobowych, czyli wewnętrznych zegarów biologicznych, w aktywności człowieka w ciągu dnia, a także ich wpływ na funkcję komórek macierzystych skóry odpowiedzialnych za codzienną regenerację skóry.

Komórki macierzyste odpowiadają za ciągłą odnowę elementów komórkowych skóry, zastępując te, które w wyniku aktywności życiowej wyczerpały już swoje zdolności funkcjonalne. Prawidłowe funkcjonowanie komórek macierzystych jest bardzo ważne dla utrzymania tkanek w normalnym stanie przez cały cykl życia organizmu. W ciągu dnia skóra jest narażona na działanie różnych szkodliwych substancji, takich jak światło ultrafioletowe w ciągu dnia oraz patogeny, takie jak bakterie i wirusy. Główną funkcją skóry jest ochrona organizmu przed tymi potencjalnymi patogenami, działając jako swego rodzaju bariera, oddzielająca nasze ciało od świata zewnętrznego.

Naukowcy biorący udział w badaniu odkryli, że aktywność komórek macierzystych skóry jest regulowana przez wewnętrzny zegar biologiczny, a prawidłowe funkcjonowanie tego zegara jest niezbędne do utrzymania tkanki w zdrowym stanie. Zegar ten reguluje aktywność komórek macierzystych w taki sposób, że na przykład podczas szczytowej ekspozycji na światło komórki są w stanie chronić się przed szkodliwym promieniowaniem, a wieczorem i w nocy dzielą się i odbudowują tkankę, zastępując uszkodzone komórki zdrowymi. Zegar biologiczny pozwala zatem komórkom macierzystym dzielić się w czasie, gdy skóra nie jest już narażona na możliwe zewnętrzne czynniki uszkadzające i nie staje się tak podatna w wyniku akumulacji mutacji w DNA, co mogłoby prowadzić do utraty zdolności regeneracyjnych lub zwiększonego ryzyka rozwoju nowotworu.

„Zegar biologiczny precyzyjnie kontroluje czasowe zachowanie komórek macierzystych, tak aby system dostosowywał się do potrzeb tkanek w zależności od pory dnia. Jeśli ta kontrola zostanie zakłócona, komórki macierzyste zaczynają gromadzić uszkodzone DNA, a prawdopodobieństwo starzenia się komórek i rozwoju nowotworów skóry znacznie wzrasta” – mówi Salvador Aznar Benitah, koordynator badania.

Geny BMAL1 i period1/2 odpowiadają za kontrolowanie tego rytmu, regulując aktywność komórkową w fazach regeneracji i odpoczynku. Poprzez genetyczną manipulację obydwoma genami naukowcy udowodnili, że zaburzenie rytmów biologicznych w komórkach skóry prowadzi do tego, że komórki macierzyste nie wiedzą, jaką funkcję mają pełnić, a w rezultacie - przedwczesne starzenie się komórek i gromadzenie zmutowanego DNA.

Rytmy dobowe organizują wszystkie nasze funkcje biologiczne zgodnie z naturalnymi cyklami światła i ciemności. Wyniki badania wykazały, że regeneracja skóry, która zapobiega starzeniu się i rozwojowi raka skóry, również podlega tym rytmom. Wraz z wiekiem te rytmy biologiczne mają tendencję do załamywania się. Naukowcy uważają, że te załamania mogą ostatecznie prowadzić do zaburzeń potencjału regeneracyjnego naszych tkanek i rozwoju guzów.

Naukowcy chcą w przyszłości przeprowadzić dodatkowe badania, aby zrozumieć, dlaczego zegar biologiczny ulega zaburzeniu wraz z wiekiem i czy możliwe jest opracowanie metod przywracania rytmów dobowych, aby spowolnić proces degeneracji tkanek i zmniejszyć ryzyko rozwoju nowotworów.