Исследования последних лет показали, что негативное влияние на кожу оказывает не только ультрафиолет, но и видимый свет, провоцируя, в частности, появление пигментных дефектов. Однако лежащие в основе этого явления механизмы до сих пор не полностью изучены. Немецкие ученые выполнили систематический обзор исследований, изучавших влияние разных диапазонов видимого света на меланоциты.

Как известно, человеческий глаз способен воспринимать излучение в диапазоне от 400 до 700 нм, эта часть электромагнитного спектра называется видимым светом. На его долю приходится значительная доля солнечного излучения — даже на уровне моря это значение достигает в среднем 44%.  

Меланоциты — основные клетки кожи, которые защищают организм от действия солнечного света. Именно они отвечают за пигментацию, т.е. образование пигмента меланина, который непосредственно поглощает различные виды излучения, падающие на кожу, таким образом препятствуя повреждению фотонами света ДНК, белков, липидов и других структурных компонентов кожи. И если про действие ультрафиолета на меланоциты известно многое (хотя до сих пор не все), влиянию видимого света ранее особо значения не предавали. Дело в том, что излучение видимого диапазона несет гораздо меньшую энергию и, следовательно, менее разрушительно для живых организмов. Однако, как показали недавние исследования, все же разрушительно. И особенно в прилежащем к ультрафиолету диапазоне. Но только ли там? Ведь меланин хорошо поглощает во всем видимом диапазоне.

Немецкие ученые провели систематический обзор исследований, касающихся влияния видимого света на меланоциты. Соответствующий поиск литературы был выполнен с использованием следующих баз данных: PubMed, Cochrane Library, Web of Science, CINAHL, ClinicalTrial.gov (регистр исследований), ICTRP ВОЗ (регистр исследований) и Deutsches Register Klinischer Studien (DRKS). Были включены исследования всех дизайнов, включающие  in vitro,  in vivo, ex vivo и клинические работы. Всего с помощью электронного поиска было найдено 695 исследований, в итоговый обзор включены 23 статьи, в которых было дополнительное подразделение на действие различных длин волн. Так что же основное нам известно на сегодняшний момент?

Синий свет

Синий свет соответствует длине волны 400–500 нм, самой короткой длине волны видимого спектра с самой высокой энергией. Его также называют высокоэнергетическим видимым светом (HEV). Проникающая способность синего света мала — менее 1 мм.

Исследования показываю, что влияние синего света на кожу может быть как положительным (улучшение заживления ран, акне и псориаза), так и отрицательным (повреждение клеток за счет образования активных форм кислорода (АФК), стимуляция фотостарения, нарушение циркадных ритмов). Фотоакцепторами (т.е. рецепторами) синего света кроме опсинов, о которых мы недавно писали, могут быть также флавины, порфирины и нитрозированные белки. Активация последних запускает дальнейшие процессы образования АФК и оксида азота (NO) со стимуляцией таких нижестоящих сигнальных путей, такие как NF-κB, TGF-β, Nrf2 и ERK. При этом NO снижает воспалительные сигналы, блокируя индуцированное толл-подобным рецептором фосфорилирование NF-κB и ингибитор деградации ядерного фактора каппа B (IκB). Что касается механизма пигментации, которую запускает действие синего света на опсин-3, мы подробно описывали его в своих недавних публикациях. Нужно отметить, что разные исследования подтверждают, что синий свет стимулирует меланогенез, но не оказывает существенного влияния на пролиферацию и жизнеспособность меланоцитов (только при использовании высоких доз энергии). Интересно, что в одном из исследований также было показано, что синий свет ингибирует образование меланина, вызванное УФ-В, но подробные механизмы неизвестны.  

Зеленый свет

К зеленому свету относят волны с длиной 490–570 нм, их проникающая способность примерно 0,5 мм. Предполагаемые фотоакцепторы — S-нитрозоглутатион и родственные ему нитрозотиолы, фотолабильные источники NO.

К документально подтвержденным положительным эффектам относят улучшение внешнего вида целлюлита и ускорение заживления ран.

Среди негативных зарегистрированы следующие:

действие УФ-А и зеленого света (532 нм) на меланин приводило к генерации синглетного кислорода, который влияет на жизнеспособность клеток и вызывает фотоокисление ДНК. 

воздействие на меланоциты светом с длиной волны 530 нм привело к деградации структурной целостности клетки и существенному нарушению регуляции белков внеклеточного матрикса, которые могут быть ответственными за фотостарение. Кроме того, авторы данной работы указывают на индукцию окислительного стресса, который может привести к воспалительной реакции и, следовательно, повлиять на матриксные белки в коже, способствуя фотостарению.

также было показано, что зеленый свет стимулирует образование АФК, активируя ERK-сигнальные пути (другие пути в настоящее время не изучены)

Желтый свет

Желтый свет (570–595 нм) во многих исследованиях объединен с зеленым спектром, в отдельном виде изучен хуже всего. Известно, что он проникает в кожу на глубину до 0,5–2 мм. Предлагаемый клеточный фотоакцептор представляет собой митохондриальный протопорфирин IX. Облучение желтым светом приводит к увеличению количества АТФ, который может опосредовать поглощение фотонов протопорфирином IX. Терапевтическое использование этой длины волны включает заживление ран, коррекцию фотостарения и лучевого дерматита. Показано, что зеленый свет является эффективным для терапии эпидермальных пигментных поражений и послеожоговой гиперпигментации. В одной из работ продемонстрировано, что длина волны 585 нм ингибирует синтез меланина и индуцирует аутофагию в меланоцитах человека. Авторы продемонстрировали ингибирование созревания меланосом и снижение экспрессии некоторых меланогенных ферментов, таких как тирозиназа, родственный трирозиназе протеин-1 (TRP-1) и MITF. При этом желтый свет не влиял на жизнеспособность клеток и апоптоз. 

Красный свет

Красный свет (630–700 нм), как известно, имеет наибольшую глубину проникновения. Наиболее изученным и подтвержденным фотоакцептором красного света является цитохром с оксидаза. В многочисленных исследованиях было предложено влияние на активность митохондрий, приводящее к увеличению уровней АТФ и АФК и изменению потенциала митохондриальной мембраны после облучения красным светом. Образующиеся АФК в качестве сигнальных молекул «нацелены» на многие нижестоящие сигнальные пути, включая NF-κB, Nrf2, ERK и p38 MAPKs.

Что конкретно провоцирует красный свет?

усиление пролиферации меланоцитов и индукцию дифференцировки предшественников меланоцитов после лечения гелий-неоновым лазером (632,8 нм). Ученые предполагают, что за эти изменения ответственна ретроградная передача сигналов митохондрий, а красный свет может стимулировать репигментацию и таким образом быть полезным при лечении витилиго. Однако очень важна не только конкретная длина волны (например, при использовании 660 нм как в моделях in vitro, так и in vivo наблюдались ингибирующие пигментацию эффекты), но и доза облучения вплоть до снижения жизнеспособности клеток и увеличение апоптоза в зависимости от дозы после воздействия на меланоциты светодиода 630 нм.

Полный видимый спектр света (белый свет)

Эффекты полного спектра видимого света (400–700 нм) изучены в большом количестве исследований. К хромофорам, поглощающим видимый свет, относят цитохром С оксидазу, β-каротин, протопорфирин IX, меланин, воду, гемоглобин и билирубин.

Такой свет используется при лечении дерматозов, а также в косметических целях. Однако зафиксированы также его негативные эффекты, которые приводят к эритеме, пигментации, непрямому повреждению ДНК через образование АФК, фотодерматозам, например, солнечной крапивнице, хроническому актиническому дерматиту, фототоксическим и фотоаллергическим кожным реакциям и порфириям. 

Сообщалось, что видимый свет ускоряет вызванные УФ-излучением изменения в структуре эумеланина и феомеланина в нормальных меланоцитах человека. Также есть данные о немедленном потемнении пигментации в нормальной коже после облучения видимым светом. Также показано, что как УФ-А1, так и видимый свет могут вызывать гиперпигментацию кожи IV – VI фототипов, хотя кто из них более темную и стойкую — еще не до конца понятно. Однако точно выявлено, что такие эффекты не реализуются у людей I-II фототипов.

В заключение авторы отмечают, что хотя исследований, касающихся влияния отдельных диапазонов видимого спектра на кожу на настоящий момент недостаточно (особенно промежуточных — желтых и зеленых), получается, что видимый свет потенциально способен провоцировать как пигментацию, так и ее снижение и, соответственно, потенциально применим для коррекции как гипопигментации, так гиперпигментации. Но для того, чтобы эффективно защищаться от видимого света или, наоборот, использовать его в терапевтических целях, необходимы дополнительные кропотливые исследования.

Источник:

Chauhan A., Gretz N. Role of Visible Light on Skin Melanocytes: A Systematic Review. Photochem Photobiol 2021 May 13.