Загар — реакция организма на повреждение ДНК

в 21:27, , рубрики: Биотехнологии, витамин Д, днк, загар, Здоровье гика, Лайфхаки для гиков, море, Научно-популярное, облака, отпуск, солнце, ультрафиолет, УФ

Бытует миф, что загорать полезно. Однако, мало кто знает, что загар — это ничто иное как защитная реакция организма в ответ на повреждения ДНК от ультрафиолета. Именно в ответ на появление специфичных обломков ДНК, являющихся “визитной карточкой” ультрафиолетовых повреждений, меланоциты (те самые клетки, из которых может развиться меланома) начинают вырабатывать больше меланина. Что такое меланин, думаю, многие знают — это тот пигмент, от концентрации которого зависит оттенок кожи и волос. В коже он выполняет роль тонировки, буквально принимая огонь на себя дабы уберечь от высокочастотных фотонов нашу ДНК.

Ученые подразделяют спектр УФ (UV) на 3 категории: A, B и C. Самый высокочастотный UVC до нас не доходит (спасибо озону), а вот остальные два типа очень даже:

Загар — реакция организма на повреждение ДНК - 1

Что же происходит, когда фотон УФ попадает по нашей ДНК? Происходит формирование т.н. пиримидиновых димеров — это когда одна из “букв ДНК”, вдохновившись приливом сил от фотона, решает упрочнить отношения с соседом-близнецом и вступает с ним в ковалентную связь. Такая связь может возникнуть между двумя тиминами или двумя цитозинами в ДНК или двумя урацилами в РНК:

Загар — реакция организма на повреждение ДНК - 2

То, что это не есть хорошо для наших клеток, думаю, понятно и так. С солнцем жизнь на этой планете знакома давно, поэтому детектировать и чинить такие его проказы она умеет. Большинство живых организмов умеют просто “раздимеривать” эти димеры. Такой процесс называется фотореактивацией и есть целый класс ферментов на это заточенных. Правда, увы, не у людей. Печаль, согласен.

Людям же приходится прибегать к хирургическому вмешательству: специальные ферменты вырезают куски ДНК с вредными димерами, и восстанавливают вырезанный фрагмент используя комплементарную нить ДНК. Благо нитей в ДНК две (бэкап — наше всё), и каждому пиримидиновому основанию (C или T) в комплементарной нити соответствует основание НЕ пиримидиновое (а пуриновое, если кому из юных химиков интересно, то есть G или A), и таким образом не подверженное димеризации от УФ.

Стоит оговориться, что эффективность этого репарационного процесса значимо падает с возрастом, поэтому, чем старше мы становимся, тем опасней для нас становится УФ. Хотя с возрастом вообще все системы работают хуже и хуже. Программа, сэр. Но это не повод подвергать себя повышенному риску рака, жарясь на солнце в преклонном возрасте.

Вернёмся к нашим хирургически удалённым из ДНК димерам. Потому что именно они заставляют наши меланоциты вырабатывать меланин — тот самый пигмент, который окрашивает загоревшую кожу в бронзовый цвет. Это было установлено экспериментальным путём в серии исследований, венцом которых было введение этих самых димеров в кожу морских свинок, что вызывало у последних загар (фото (а) внизу, места уколов 4—6). Вдохновившись этими результатами, авторы работы даже предложили выпускать крем с такими димерами в качестве автозагара. И правда, если так хочется бронзовой кожи, зачем ждать повреждений ДНК для её появления, если можно активировать механизм тонировки без них?

Загар — реакция организма на повреждение ДНК - 3

Кстати, сам процесс тонировки кожи весьма интересен. Меланоциты сидят довольно глубоко, на самом “дне” эпидермиса, а вырабатываемый ими меланин в специальных “контейнерах” поднимается в верхние слои кожи, где он встраивается в кожные клетки (кератиноциты), причём не абы как, а формируя эдакую анти-сферу Дайсона вокруг их ядра. Ведь именно в ядрах живёт ДНК, которую меланин и призван защитить, поглощая направляющиеся к ней залётные фотоны.

Загар — реакция организма на повреждение ДНК - 4

Самое тревожное для меня состоит в том, что в центре механизма между появлением пиримидиновых димеров и повышением выработки меланина стоит противораковый “страж генома”, белок p53. Вот схема всего каскада, показывающая как повреждения ДНК от УФ в клетках кожи активируют транскрипцию прогормона проопиомеланокортина (POMC на графике ниже), который далее через альфа-меланоцитстимулирующий гормон заставляет меланоциты вырабатывать больше меланина.

Загар — реакция организма на повреждение ДНК - 5

Кстати, именно p53 решает — пытаться чинить поломки ДНК в клетке или отправить её в мир иной, то есть в апоптоз. И миллиарды клеток в результате сильного загара туда оправляются: ровно эта участь является причиной облезающей после загара кожи. Облезание, правда, это уже заключительная часть марлезонского балета. Первая же реакция на чрезмерную дозу УФ-облучения — это активный воспалительный процесс, начинающийся буквально через минуты после иррадиации:

Загар — реакция организма на повреждение ДНК - 6

Эритрема, индекс которой приведён на диаграмме выше,— это покраснение кожи, всем известный маркер воспаления. Поэтому то, что при “сгорании” (или “солнечном ожоге”, если по-научному) вы красны как рак означает, что у вас начался активный воспалительный процесс. Через несколько часов после его начала поднимется концентрация простогландинов и других провоспалительных цитокинов, и кожа начнёт болеть. Но ничего, вы же в отпуске, помажете кремом с алоэ, притупите боль алкоголем, и на следующий день снова вернётесь в строй тонирующихся.

Вообще, отпуск — довольно опасное для здоровья мероприятие. Наш огранизм получает удары многократно и с разных сторон. Начинается эта осада ещё по дороге туда: аэропорты и самолёты — известные рассадники инфекции. Потом свою лепту вносят многодневное переедание и непомерные возлияния (это особенно релевантно для поездок в пансионаты “всё включено”), а через пару дней активного пляжного отдыха подключается хроническое воспаление от избыточного загара. По дороге домой снова ждут своего часа самолётные бактерии и вирусы, причём с поправкой на то, что после многодневной осады защитные функции организма могут быть уже не те, что по дороге туда.

И это ещё не учитывая повышенный риск меланомы от “сгорания”. А повышается он значительно, почти в два раза:

Twenty-nine studies contributed data on sun exposure and 21 on sunburn. Overall, there was a significant positive association (odds ratio [OR] = 1.71) for intermittent exposure, a significantly reduced risk for heavy occupational exposure (OR = 0.86) and a small, marginally significant excess risk for total exposure (OR = 1.18). There was a significantly increased risk with sunburn at all ages or in adult life (OR = 1.91) and similarly elevated relative risks for sunburn in adolescence (OR = 1.73) and in childhood (OR = 1.95).

Причем любопытно, что у тех, кто на солнце постоянно, шанс меланомы немного ниже (на 14%), чем у тех, кто не загорает. Я думаю, что тут дело в том, что у таких людей меланин уже вырабатывается по максимуму и он защищает кожу от дальнейших повреждений ДНК. А тот, кто то загорает, то не загорает, каждый раз должнен сначала пройти через фазу новых поломок ДНК, без которых выработка меланина не повысится. И именно эти самые поломки повышают риск рака кожи.

К слову сказать, не стоит думать, что солярии менее опасны, чем нахождение на солнце. Наоборот, риск меланомы от них еще выше:

Among 1167 cases and 1101 controls, 62.9% of cases and 51.1% of controls had tanned indoors (adjusted OR 1.74, 95% CI 1.42—2.14). Melanoma risk was pronounced among users of UVB-enhanced (adjusted OR 2.86, 95% CI 2.03—4.03) and primarily UVA-emitting devices (adjusted OR 4.44, 95% CI 2.45, 8.02). Risk increased with use: years (p<0.006), hours (p<0.0001), or sessions (p=0.0002). Odds ratios were elevated within each initiation age category; among indoor tanners, years used was more relevant for melanoma development.

Кто-то может возразить, что риск возникновения меланомы изначально не так и велик, около сотой доли процента в год:

Загар — реакция организма на повреждение ДНК - 7

Однако не стоит забывать, что вероятность заболеть меланомой в течение жизни составляет около 2,5%, а всеми видами рака кожи — 20%. И что для пожилых людей рак является вторым наибольшим убийцей после сердечно-сосудистых заболеваний, от него умирает 20-40% людей старше 45 лет:

Загар — реакция организма на повреждение ДНК - 8

Ладно, с рисками от избытка УФ, думаю, всё ясно. А есть ли от солнца польза? “Витамин D!” — кричат из зала. Но тут не так всё просто. Во-первых, даже если витамин D действительно полезен, совершенно не обязательно жариться на солнце для его получения. Достаточно просто заглянуть в ближайшую аптеку. Во-вторых, его польза до сих пор неочевидна. Нет-нет, то, что есть корреляция между низким уровнем витамина D и высоким уровнем всяких болячек — факт. Но то, что низкий уровень витамина D является их причиной, пока под вопросом. И несколько исследований, пытавшихся доказать пользу от целенаправленного повышения уровня витамина D пока не увенчались особым успехом: 1, 2, 3, 4, 5. Быть может, пытаться специально повышать витамин D в надежде на улучшение здоровья сродни закрашиванию седины с целью омоложения.

Окей, а если абстрагироваться от витамина D? Есть ли корреляция между нахождением на солнце и смертностью? Шведские ученые попытались это установить, опросив 30 тысяч женщин об их типичном уровне инсоляции и понаблюдав за их смертностью последующие 20 лет (терпеливы эти шведы, ничего не скажешь). Но несмотря на громкие заявления авторов, особой разницы между теми кто солнца избегал вообще, и теми кто загорал по полной не наблюдалось:

Загар — реакция организма на повреждение ДНК - 9

Как видно из графиков, для самых младших групп, в которых было больше всех респондентов, разница в продолжительности жизни была меньше года. При этом когорты загоравших и избегавших солнце очень сильно отличались. Избегавшие солнца (первый столбец в таблице ниже) были куда более старыми, бедными и больными (Comorbidity выше в 3 раза, а это процент тех, кто более месяца принимал антидиабетические, антикоагулянтные или сердечно-сосудистые препараты), чем загоравшие (последний столбец):

Загар — реакция организма на повреждение ДНК - 10

При этом непонятно почему на графиках дожития выше присутвуют возрастные категории 65—74 и 75—84, а в таблице с параметрами когорт этих категорий нет.

Ладно, бог с ними, со шведскими женщинами. Похоже, для их смертности это не так важно — загорай, не загорай… А вот для себя я на данный момент решил следующее. Полезен ли загар? Уверен, нет. Вреден ли загар? Maybe. Исходя из этих предпосылок, единственно верным решением мне видится его избегать. Так что wear sunscreen!

Автор: Юрий Дейгин

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля