Narušenie biologických rytmov vedie k predčasnému starnutiu pokožky

Vedci skúmali úlohu denných biologických rytmov (cirkadiánnych rytmov) v regeneračnej schopnosti kmeňových buniek kože. Narušenie týchto rytmov vedie k predčasnému starnutiu tkaniva a zvýšenému riziku vzniku kožných nádorov vrátane rakoviny.

Vedci z Centra pre genomickú reguláciu vykonali štúdiu, ktorá bude publikovaná v časopise Nature. Opisuje úlohu cirkadiánnych rytmov alebo vnútorných biologických hodín na ľudskú aktivitu počas dňa, ako aj ich vplyv na funkciu kožných kmeňových buniek zodpovedných za dennú regeneráciu pokožky.

Kmeňové bunky sú zodpovedné za neustálu obnovu bunkových prvkov pokožky a nahrádzajú tie, ktoré už v dôsledku životnej činnosti vyčerpali svoje funkčné schopnosti. Správne fungovanie kmeňových buniek je veľmi dôležité pre udržanie tkanív v normálnom stave počas celého životného cyklu tela. Počas dňa je pokožka vystavená rôznym škodlivým látkam, ako je ultrafialové svetlo počas dňa, a patogénom, ako sú baktérie a vírusy. Hlavnou funkciou pokožky je chrániť telo pred týmito potenciálnymi patogénmi a pôsobí ako druh bariéry, ktorá oddeľuje naše telo od vonkajšieho sveta.

Vedci zapojení do štúdie zistili, že aktivitu kožných kmeňových buniek regulujú vnútorné biologické hodiny a že správne fungovanie týchto hodín je nevyhnutné pre udržanie tkaniva v zdravom stave. Tieto hodiny regulujú aktivitu kmeňových buniek takým spôsobom, že napríklad počas maximálneho vystavenia svetlu sa bunky dokážu chrániť pred škodlivým žiarením, zatiaľ čo večer a v noci sa delia a obnovujú tkanivo, pričom poškodené bunky nahrádzajú zdravými. Biologické hodiny tak umožňujú kmeňovým bunkám deliť sa v čase, keď koža už nie je vystavená možným vonkajším škodlivým faktorom a nestáva sa takou zraniteľnou v dôsledku hromadenia mutácií v DNA, ktoré by mohli viesť k strate regeneračnej schopnosti alebo zvýšenému riziku vzniku nádoru.

„Biologické hodiny presne riadia časové správanie kmeňových buniek, takže systém sa prispôsobuje potrebám tkanív v závislosti od dennej doby. Ak je táto kontrola narušená, kmeňové bunky začnú hromadiť poškodenú DNA a pravdepodobnosť starnutia buniek a vzniku kožných nádorov sa výrazne zvyšuje,“ hovorí Salvador Aznar Benitah, koordinátor štúdie.

Gény BMAL1 a period1/2 sú zodpovedné za riadenie tohto rytmu, regulujú bunkovú aktivitu počas regeneračnej a pokojovej fázy. Genetickou manipuláciou oboch génov vedci dokázali, že narušenie biologických rytmov v kožných bunkách vedie k tomu, že kmeňové bunky nevedia, akú funkciu majú vykonávať, a v dôsledku toho k predčasnému starnutiu buniek a akumulácii mutantnej DNA.

Cirkadiánne rytmy organizujú všetky naše biologické funkcie podľa prirodzených cyklov svetla a tmy. Výsledky štúdie ukázali, že regenerácia pokožky, ktorá zabraňuje starnutiu a vzniku rakoviny kože, je tiež podriadená týmto rytmom. S pribúdajúcim vekom majú tieto biologické rytmy tendenciu sa narúšať. Vedci sa domnievajú, že tieto poruchy môžu nakoniec viesť k narušeniu regeneračného potenciálu našich tkanív a vzniku nádorov.

V budúcnosti chcú vedci vykonať ďalšie štúdie, aby pochopili, prečo sa biologické hodiny s vekom narúšajú a či je možné vyvinúť metódy na obnovenie cirkadiánnych rytmov, aby sa spomalil proces degenerácie tkaniva a znížilo sa riziko vzniku nádoru.