Береги кожу с молоду⁠⁠

Пост Одна из самых больших глупостей в жизни вызвал весьма неоднозначную реакцию общественности, хотя посыл в нём однозначно верный. На мой взгляд, такая реакция связана с тем, что автор просто свалил факты в кучу, не озаботившись разбором механизмов УФ повреждения кожи. Мне хотелось бы чуть больше раскрыть эту тему.

Итак, в 2012 году журнал The New England Journal of Medicine опубликовал статью со знаменитой фотографией Уильяма МакЭлиготта - водителя, 28 лет крутившего баранку молоковоза по 6-8 часов в день.

Фото, ставшее вирусным в определённых кругах, иллюстрирует односторонние изменения кожи в следствие длительного воздействия солнечных лучей, которые через окно автомобиля попадали на одну половину лица, в то время, когда вторая была в тени салона.
Если быть точнее, то мы видим последствия воздействия ультрафиолетового излучения типа А (UVA) - солнечный эластоз.
Но так уж сложилось, что при упоминании негативных воздействий солнечного излучения чаще всего подразумеваются лучи типа В (UVB), вызывающие загар, солнечные ожоги, пигментации, новообразования как доброкачественные, так и не очень. А вот UVA достаточно долгое время оставались, если можно так выразиться - в тени. Хотя именно они отвечают за самые разрушительные последствия солнечного облучения.
На долю UVA приходится порядка 90% от всего получаемого человеком УФ излучения, оно не зависит от времени года и облачности, свободно проходит через стекло и даже некоторую одежду.
Именно на опасности UVA я хотела бы сегодня заострить внимание и немного повысить осведомлённость о методах защиты.

Для начала совсем немного базы для понимания принципов воздействия УФ излучения на кожу.

Солнечный свет - это электромагнитные волны, испускаемые Солнцем: видимый свет, воспринимаемый человеческим глазом, невидимый инфракрасный (который человек ощущает как тепло) и ультрафиолетовый (который мы не видим, но он оказывает на нас физиологическое воздействие).
Чем короче длина ультрафиолетовой волны, тем выше её энергия и, соответственно, разрушительная способность. Поэтому последствия коротких UVB-волн мы видим практически сразу после воздействия, так как они повреждают наши клетки в момент попадания в эпидермис.
UVB-волны буквально физически разрывают нормальные связи нуклеотидов (тимин и цитозин) в ДНК клеток кожи, вызывая деформацию цепи ДНК и невозможность нормального считывания информации для синтеза белков.
Представьте, что у вас есть книга рецептов, на страницы которой попали искры из очага и прожгли дыры. Большая часть информации цела, но некоторые рецептуры оказываются непригодными для использования, однако если не убрать книгу подальше от огня, всё больше и больше страниц будет повреждено или даже сожжено полностью.
Миллионы повреждённых и умирающих клеток кожи начинают массово посылать сигналы двух видов:
1. сигналы SOS посредством "молекул опасности" DAMР (Damage-associated molecular patterns), которые привлекают на место бедствия клетки врождённого иммунитета для уборки разрушенных клеток, которые в свою очередь запускают каскад реакций, вызывающих расширение сосудов, отёк, повышение температуры, боль, то есть формируют картину солнечного ожога в том виде, в которым мы его видим и ощущаем.
2. сигналы, тормозящие и подавляющие работу приобретённого (адаптивного) иммунитета, который, помимо прочего, является нашей противоопухолевой защитой. Это необходимо для того, что бы дать возможность некритически повреждённым клеткам восстановиться путём репарации ДНК, так как в нормальных условиях клетки с повреждениями ДНК уничтожаются. Собственно, именно в следствие подавления этого звена иммунитета и повышается риск развития новообразований кожи, так как далеко не всем клеткам удаётся восстановится без мутаций, а защитный механизм, способный выявить и нейтрализовать эти мутации физиологически отключён.
Отдельно отмечу, что абсолютно любой загар это исключительно защитная реакция в ответ на уже случившиеся повреждения ДНК клеток. Собственно, появление этих повреждений (димеры тимина) и служат пусковым механизмом для начала каскада реакций, которые в итоге приведут к накоплению пигмента меланина в клетках кожи, за счёт чего кожа становится темнее.

Вышеописанные процессы развиваются быстро, буквально в первые минуты и часы от начала облучения, мы чувствуем жжение, видим покраснение и принимаем меры для прекращения воздействия солнечных лучей. Но вот с UVA история гораздо сложнее.
Если UVB-лучи можно сравнить с кислотой, которая вызывает моментальный ожог, то UVA это медленный яд, работающий исподволь, но разрушающий кожу гораздо глубже.
В то время как UVB-лучи задерживаются в эпидермисе (верхнем слое кожи), UVA проникают в дерму - глубокий слой, где находятся кровеносные сосуды, нервные окончания и, самое главное, коллагеновые и эластиновые волокна, являющиеся каркасом кожи.
UVA-лучи не влияют на ДНК напрямую как UVB, а действуют через посредников - хромофоры (рибофлавин, порфирины и т.д.). Энергия UVA-излучения поглощается этими посредниками, они переходят из стабильного состояния в возбуждённое и передают энергию кислороду. В результате образуются свободные радикалы и активные формы кислорода (АФК), обладающие мощным разрушительным потенциалом.

Активные формы кислорода запускают каскад разрушений, называемые оксидативным (окислительным) стрессом:
1. Повреждения ДНК (окислительные мутации)
Мишенью для окисления, как и в случае с UVB, служат азотистые основания ДНК. Гуанин наиболее легко связывается со свободным кислородом. Окисление гуанина приводит к образованию 8-оксо-гуанина который образует комплементарные связи с аденином, а не с цитозином, как делает в норме гуанин.
Коварство данного процесса заключается в том, что если в случае появления тиминовых димеров под воздействием UVB, считывание информации останавливается на повреждённом участке и запускается процесс починки, то аномальный 8-оксо-гуанин часто остаётся незамеченным клеткой, либо она не успевает задействовать систему восстановления до следующего деления.
Когда такая клетка делится, напротив окисленного Гуанина (в новой синтезируемой цепи) ДНК-полимераза вставляет Аденин вместо Цитозина. В одной из дочерних цепей появляется пара 8-оксо-Гуанин-Aденин (в норме Гуанин-Цитозин)
Если клетка не успеет вырезать 8-оксо-Г до следующего деления, ситуация становится фатальной - во втором цикле репликации напротив того самого ошибочно вставленного Аденина уже по правилу комплиментарности встает Tимин.
В итоге, в одной из дочерних клеток исходная пара Гуанин-Цитозин навсегда заменяется на Тимин-Аденин.

Всё, мутация закрепилась, и надо отметить - крайне неприятная. Если эта мутация появляется в критически важных участках генома, развивается рак. Например, при мутации в гене р53 развивается актинический кератоз и плоскоклеточный рак кожи, в гене NRAS - меланома.

Если вспомнить аналогию с книгой рецептов, то в данном случае, мы имеем дело не с дыркой в бумаге, которая видна невооруженным глазом, а с ошибкой в тексте в виде замены одного ингридиента на абсолютно другой.

Само собой, далеко не всякое окислительное повреждение обязательно приведёт к мутации. Клетка обладает системами репарации, которые обычно исправляют подобные сбои. Но при частых и длительных окислительных стрессах шансы на ошибку растут, восстановительные способности ослабевают и часть мутаций закрепляется.

2. Окисление липидов
В результате свободнорадикальных реакций, повреждаются многочисленные липидные структуры, самые критичные из которых - клеточные мембраны.
Для понимания важности этого момента, снова немного базы:
Клеточная мембрана это тонкая полупроницаемая оболочка, которая отделяет содержимое клетки от внешней среды и регулирует обмен веществ между клеткой и окружением. Кроме того, эти мембраны образуют замкнутые системы внутри клетки, формируя клеточные органеллы.
То есть, грубо говоря, это стены дома и внешние корпуса всей важной бытовой, рабочей техники и систем жизнеобеспечения дома.

Кирпичиками этой стены являются фосфолипиды, состоящие из "головки" и двух "хвостов", являющихся остатками жирных кислот. Они могут быть:
Насыщенными (насыщенные жирные кислоты НЖК). Содержат только одинарные связи между атомами углерода. Такие "хвосты" прямые, плотно укладываются в ряды и делают мембрану более жёсткой и менее текучей.
Ненасыщенными (моно- и полиненасыщенные кислоты МНЖК/ПНЖК). Имеют одну или несколько двойных связей. Из-за этого в "хвосте" возникает изгиб, он хуже укладывается в мембране, что повышает её эластичность и текучесть.
Совокупность этих "хвостов" придаёт клеточным мембранам все необходимые свойства: прочность, эластичность, определённый уровень проницаемости.

Так вот, свободнорадикальное окисление липидов, вызывает разрушение ПНЖК (изогнутых хвостов) в клеточных мембранах.
АФК вырывают атом водорода от метиленовой группы в ПНЖК. Образуется липидный радикал (L•). Этот радикал мгновенно реагирует с кислородом, образуя пероксильный липидный радикал (LOO•). Он, в свою очередь, атакует соседнюю ПНЖК, отрывая у нее водород и передавая радикал дальше. То есть, реакция эта имеет цепной и неуправляемый характер, а после запуска уже сама по себе приводит к образованию ещё большого количества активных форм кислорода и других малополезных веществ, таких как липидные гидропероксиды (LOOH) и, запомним этот термин, высокореактивные альдегиды.

В конечном итоге, разрушаются структуры, которые отвечали за эластичность и регуляцию проницаемости клеточных и внутриклеточных стенок. Стенки становятся жёсткими и слишком проницаемыми для ионов (кальций, калий и т.д.), что ведёт к нарушению работы ионных насосов в частности и, как следствие, всей клетки в целом. Например, мембраны "энергетических станций" клеток - митохондрий крейне уязвимы перед АФК, так как содержат большое количество ПНЖК и очень чувствительны к избытку кальция, который начинает неконтролируемо поступать внутрь клетки. В результате чего происходит разрыв мембраны митохондрии и выброс цитохрома С. А появление цитохрома С в цитоплазме клетки запускает сигнал к апоптозу, клетка самоуничтожается.

3. Окислительная модификация белков
Белки это самая массовая мишень для UVA в первую очередь из-за колоссального количества различных белков в клетках, внеклеточных тканях и жидкостях организма, а во вторую, из-за высокой скорости реакции белков с окислителями.
Из двух вышеперечисленных пунктов мы узнали о двух основных повреждающих агентах, возникающих под действием UVA-излучения, это: активные формы кислорода и высокореактивные альдегиды, образующиеся при окислении липидов. Именно эти вещества крайне охотно и быстро реагируют сотнями различных белковых молекул.
Я не буду углубляться в биоорганическую химию и постараюсь написать максимально простым языком. Грубо говоря, АФК вырывают атомы водорода из молекул белка, а альдегиды наоборот налипают на них, в итоге оба этих процесса приводят к структурным изменениям молекулы белка, в результате чего такой изменённый белок теряет возможность выполнять свои функции.

Всё вышеописанное это базовые процессы, которые всегда происходят под воздействием UVA-излучения! А вот что конкретно происходит в результате этих процессов, читаем ниже.

Очень коротко рассмотрим только самые изученные и значимые изменения белков кожи.
1. Коллаген
Арматура нашей кожи, один из самых распространённых белков в организме. Обеспечивает прочность, упругость, структурную целостность, гидратацию и другие функции.
- Под действием АФК активируется транскрипционный фактор АР-1, который запускает массовый синтез ферментов - матриксных металлопротеаз, которые буквально режут спирали коллагена на фрагменты. Тот же фактор АР-1 подавляет активность трансформирующего фактора роста, без сигналов которого фибробласты не синтезируют новый коллаген.
- АФК могут напрямую воздействовать на молекулы коллагена, окисляя боковые цепи аминокислот, саму спираль коллагена это не повреждает, но такие молекулы распознаются и уничтожаются без участия ферментов.
- Высокореактивные альдегиды связываются с молекулами коллагена, образуя поперечные сшивки, что делает волокна коллагена жёсткими и нерастворимыми.

Результат: классическая картина фотостарения. Кожа истончается, становится сухой, покрывается характерной ромбовидной сетью морщин, как мелких, так и глубоких.

2. Эластин
Белок, который обеспечивает эластичность кожи
- АФК напрямую атакуют аминокислоты эластина (триптофан, тирозин, гистидин). Это приводит к разрыву полипептидных цепей и образованию коротких фрагментов. Волокна теряют целостность и перестают нормально растягиваться.
- Как и в случае с коллагеном, высокореактивные альдегиды связываются с аминокислотами эластина, создавая поперечные сшивки, волокна теряют гибкость, становятся жесткими и нерастворимыми
- Фрагменты разрушенного эластина действуют как сигнальные молекулы, которые стимулируют фибробласты вырабатывать новый эластин. Но из-за окислительного стресса фибробласты не могут собрать его в нормальные волокна, вместо этого синтезируется дефектный тропоэластин, который хаотично накапливается в коже в виде желтоватой аморфной массы

Результат: картина актинического (солнечного) эластоза - кожа выглядит сухой, грубой, имеет желтоватый оттенок, часто покрыта бугорками и бороздами, напоминает лимонную корку.

3. Тирозиназа
Фермент, отвечающий за синтез пигмента меланина, который физически защищает от УФ-излучения, нейтрализует АФК, связывает токсичные ионы металлов и конечно же, даёт красивый загар.
АФК карбонилируют активный центр фермента, снижая его активность до 80%. Синтез меланина снижается, защита от УФ ослабевает, накапливаются токсичные промежуточные продукты, которые сами генерируют новые радикалы.
Повреждённые UVB-излучением клетки кожи сигнализируют о необходимости защиты, но меланоциты не могут вырабатывать нужное количество меланина.
Результат: снижение способности загорать (люди часто отмечают этот момент с возрастом), лейкодерма - очаги гипопигментации (светлые пятна) на коже. При генетической предрасположенности, карбонилированная тирозиназа может восприниматься иммунной системой как чужеродный белок, что может привести к развитию витилиго.

Говоря о фотоповреждениях и фотостарении кожи нельзя не упомянуть актиническое (солнечное) лентиго, которое в народе зовётся старческими/печёночными пятнами.

Солнечное лентиго однозначно развивается в ответ на хроническое ультрафиолетовое облучение кожи. Молекулярные механизмы, участвующие в развитии лентиго сложны и до конца не изучены, но известно, что в этом процессе задействованы активация факторов роста кератиноцитов, факторов стволовых клеток и сигнальных путей эндотелина-1. Также была выявлена повышенная экспрессия генов, участвующих в воспалительных реакциях и метаболизме жирных кислот.

Все вышеописанные и десятки (а скорее всего сотни) других патологических процессов, возникающих под действием UVA-излучения вкупе крайне негативно отражаются на состоянии кожи. Это медленные, накопительные изменения, которые практически незаметны в моменте в отличии от UVB повреждений, но разрушающие структуру нашей кожи значительно сильнее.

В заключение хочу напомнить ключевые моменты:
- UVA-излучение никак не ощущается
- UVA-лучи проходят через стекло, облака, тонкие, светлые ткани
- UVA-излучение одинаково интенсивно практически весть световой день
- SPF не защищает от UVA! Нужно выбирать солнцезащитные средства с маркировкой Broad Spectrum (Широкий спектр), PA++++ или UVA в кружочке. В составе должны быть UVA фильтры: оксид цинка, стабилизированный авобензон, тиносорб S, мексорил XL, Uvinul A Plus)
- Мутация в гене MC1R (рыжие волосы и светлая кожа) ведёт к нарушению нейтрализации АФК, вызванных UVA. Риск раннего фотостарения и меланомы у таких людей выше, даже если они не обгорали на солнце.
- Последние исследования показывают, что роль UVA в развитии меланомы как минимум недооценивается.
- Солярии - однозначное, стопроцентное зло!

Спасибо за внимание!