МЕЛАТОНИН КАК ЗАЩИТНИК КОЖИ ОТ УЛЬТРАФИОЛЕТА
28.01.2021
Кожа выполняет важную функцию по защите внутренних органов от различных деструктивных факторов окружающей среды. Стратегическое расположение как основного барьера между внешней и внутренней средой делает кожу важным инструментом в поддержании гомеостаза организма. Однако зачастую кожа претерпевает дегенеративные изменения, способствующие появлению признаков старения и многочисленных патологических процессов.
Мелатонин, являющийся мощным акцептором свободных радикалов, обладает антиоксидантной и противовоспалительной активностью, способностью поддерживать митохондриальный гомеостаз в различных экспериментальных условиях, а также имеет выраженные антивозрастные свойства. Согласно ряду исследований, кожа млекопитающих обладает мелатонинергической системой, характеризующейся снижением синтеза мелатонина с возрастом. Однако было продемонстрировано, что местное применение мелатонина уменьшает клинические признаки старения кожи, способствует заживлению ран и оказывает лечебное действие при многих заболеваниях кожи, таких как атопический дерматит, себорейный дерматит и витилиго. Таким образом, благодаря множественным биохимическим механизмам действия на уровне кожи мелатонин может использоваться в качестве превосходного терапевтического средства при заболеваниях кожи, а также выступать активным агентом в антивозрастной терапии.
Согласно данным исследований, мелатонин является очень важной молекулой для защиты и поддержания гомеостаза кожи, а также для уменьшения клинических признаков возрастных изменений, в том числе и фотостарения, обусловленного действием ультрафиолета.
УФ-излучение, наряду с видимым светом и инфракрасными лучами, является одним из составляющих солнечного спектра. Ультрафиолетовое излучение A (УФ-А) глубоко проникает в дерму, в то время как УФ-В проникает в эпидермис, почти не достигая дермы. УФ-C сложнее проходит через атмосферу и может достигать лишь верхнего слоя эпидермиса. При воздействии естественного солнечного света или искусственного УФ-излучения кожа повреждается вследствие образования АФК, воспалительных процессов, ускоренного апоптоза и образования фотоповреждений ДНК. Помимо образования свободных радикалов, УФ-излучение напрямую влияет на спаривание нуклеотидных оснований ДНК. Фотоны ультрафиолета с более короткой длиной волны, особенно УФ-B и УФ-C, вызывают разрыв внутренних пиримидиновых двойных связей, которые особенно чувствительны к химическим изменениям после поглощения УФ-излучения, что приводит к образованию в коже фотопродуктов и димеров с выраженными мутагенными свойствами. Поэтому ультрафиолетовое излучение солнечного света является основным этиологическим фактором развития рака кожи, который является серьезной проблемой во всем мире.
Ученые начали изучать воздействие мелатонина на клетки кожи до и после облучения два десятилетия назад. В 2001 г. Ryoo и соавт. сообщили, что мелатонин в значительной степени предотвращал связанные с УФ-B-облучением повреждения в культуре дермальных фибробластов. Повышенная экспрессия мембранных рецепторов мелатонина, MT1 и MT2, после облучения клеток кожи также подчеркивает важную роль мелатонина. Исследования Lee и соавт. и Ranieri и соавт. показали, что кератиноциты, подвергшиеся воздействию H2O2, имели молекулярные повреждения, подобные вызванным УФ-А-излучением. Обработка этих клеток мелатонином для стимуляции процесса аутофагии посредством активации Sirt1 является основным механизмом защиты кератиноцитов от вызванного перекисью водорода повреждения. Кроме того, сиртуин 1 (Sirt1) обладает противовоспалительным и цитопротекторным эффектом за счет подавления PI3K/Akt, MAPK и NF-κB сигнальных путей. Недавнее исследование Janjetovic и соавт. показало, что облучение культивируемых человеческих меланоцитов ультрафиолетом В стимулирует выработку АФК, которая снижалась при обработке мелатонином или его метаболитами, такими как АФМК. Результаты исследования также продемонстрировали, что Nrf2 играет важную роль в защитном действии мелатонина и его метаболитов, которые, в соответствии с предыдущими исследованиями, также восстанавливают ДНК в меланоцитах, подвергшихся воздействию ультрафиолета B. В 2018 г. Skobowiat и соавт. использовали кожу человека и свиньи ex vivo для оценки влияния мелатонина и его активных производных на повреждения, вызванные ультрафиолетом B. Свиная кожа похожа на кожу человека и является отличной моделью для биомедицинских исследований. Местное применение мелатонина и АФМК защищает эпидермальные клетки от УФ-B-индуцированного повреждения ДНК и апоптоза. Кроме того, фотозащитный эффект мелатонина был очевиден как до, так и после УФ-B-облучения, и был более выраженным при обработке кожи мелатонином и его метаболитами до воздействия ультрафиолета. Клинические исследования с участием людей показали, что применение крема мелатонина защищает от эритемы, вызванной естественным солнечным светом. Солнцезащитный состав, обогащенный мелатонином, обеспечивает превосходную защиту от солнца и способен нейтрализовать АФК.
Таким образом, мелатонин и его метаболиты защищают клетки кожи, такие как кератиноциты, меланоциты, фибробласты и лейкоциты от вызванных ультрафиолетом повреждений. Наружное применение мелатонина и его производных представляет собой мощный многообещающий инструмент для предотвращения вызванного ультрафиолетом окислительного стресса и повреждений ДНК. Информация по этим вопросам представлена в таблице.
Исследование влияния мелатонина на облученные клетки кожи
|
Тип клеток |
Дозировка мелатонина |
Эффект |
|
Кератиноциты человека (HaCaT) |
Клетки предварительно инкубировали с мелатонином в различных концентрациях от 10-9 до 10-3 М в течение 30 мин перед УФ-облучением в дозах 25 и 50 мДж/см2 |
Предварительная обработка мелатонином приводила к ингибированию апоптоза, повышению синтеза ДНК и увеличению количества колоний |
|
Кератиноциты человека (HaCaT) и нормальные эпидермальные кератиноциты человека (NHEK) |
Перед УФ-облучением клетки предварительно инкубировали в течение 1ч с мелатонином (10-3 М) и воздействовали увеличивающимися дозами УФ-излучения (0, 10, 25, 50 мДж/см2) |
Через 48 ч после УФ-облучения мелатонин эффективно защищал клетки, уменьшал дисбаланс потенциала плазматической мембраны и вызванные облучением (25 или 50 мДж/см2) изменения внутриклеточного рН. Присутствие мелатонина значительно защищало клетки –12% (HaCaT) и 14% (NHEK) |
|
Ex vivo кожа человека полной толщины |
Кожу предварительно инкубировали с мелатонином (10-3 М) и подвергали воздействию УФ-излучения в дозах 0, 100 и 300 мДж/см2, в зависимости от времени (0, 24, 48 ч после УФ-облучения) |
Предварительная инкубация образцов кожи с мелатонином привела к значительному снижению 8-OHdG-позитивных клеток и предотвращению истощения антиоксидантных ферментов (CAT, GPx, Cu/ZnSOD, MnSOD) |
|
Кожа человека полной толщины в органной культуре и культивируемые нормальные эпидермальные кератиноциты человека (NHEK) |
Кожу и клетки человека предварительно инкубировали с мелатонином (10-3 М) и подвергали воздействию УФ-излучения в дозах 0, 100 и 300 мДж/см2 в зависимости от времени (0, 24, 48 ч после УФ-облучения) |
Мелатонин инвертирует повышенную экспрессию гена Hsp70 и уровень белка Hsp70 в коже, а также снижает повышенную экспрессию генов провоспалительных цитокинов (ИЛ-1b, ИЛ-6, Casp-1) и проапоптотического белка (Casp-3) в NHEK |
|
Кератиноциты человека (HaCaT) |
На клетки воздействовали раствором мелатонина с массовой концентрацией 1% и контролем в течение 2 ч, а затем облучали однократной дозой УФВ (26 мДж/см2) |
Снижение образования АФК и активности ферментов каспазы 3 и 7 в предварительно обработанных мелатонином клетках |
В журнале «ANTI-AGE косметология и медицина» №1/2020 мы опубликовали полный перевод статьи «Защитное действие мелатонина на уровне кожи. Перспективы применения», включающей следующие разделы:
- Мелатонин как средство защиты клеток кожи
- Синтез и метаболизм мелатонина в коже
- Механизм действия мелатонина в коже
- Рецепторы мелатонина в коже
- Независимые от рецепторов функции мелатонина
- Мелатонин как мощный антиоксидант
- Мелатонин как мощный защитник митохондрий
- Мелатонин как сильное противовоспалительное средство
- Функции мелатонина в коже
- Мелатонин как фотопротектор
- Мелатонин как радиопротектор
- Мелатонин как защитник от повреждения кожи
- Местное применение мелатонина
- Будущие перспективы использования мелатонина
Журнал можно приобрести как в печатной, так и электронной версии.
© 2019 Rusanova I., Martínez-Ruiz L., Florido J., et al. Protective Effects of Melatonin on the Skin: Future Perspectives. Int J Mol Sci 2019; 20(19): 4948. Перевод, переработка и публикация — в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License.
