Российские учёные исследуют молекулярный механизм старения кожи
Кожа человека - показатель его возраста, индикатор старения. Отчасти увядание кожи вызвано возрастным разрушением внеклеточных белков соединительной ткани, которые придают ей упругость и удерживают воду: коллагена, эластина и протеогликанов. Кожа пожилого человека выглядит сухой, морщинистой и дряблой. Деградация белков связана с уменьшением числа фибробластов - клеток соединительной ткани, синтезирующих коллаген и эластин, но почему оно происходит, не вполне понятно. Специалисты Чувашского государственного университета установили, что причиной старения кожи служит возрастное ухудшение кровоснабжения, и определили молекулярный механизм этого процесса.
Обмен веществ зависит от кровоснабжения ткани. Кожу питают капилляры, которыми пронизан ее нижний слой, дерма. После 60 лет сеть поверхностных капилляров редеет. Хотя кровоснабжение кожи исследуют много лет, данные о плотности кровеносных сосудов в дерме у людей разного возраста и о влияющих на неё факторах противоречат друг другу. Известно, например, что ультрафиолет способствует увеличению количества капилляров, но, согласно другим данным, у жителей южных, солнечных стран капилляров в дерме меньше, чем у северян.
Сотрудники Чувашского университета взяли пробы кожи у плодов, погибших внутриутробно на 20-40 неделях беременности, и у людей, умерших от разных причин в возрасте от одного дня до 85 лет, и подсчитали количество фибробластов и кровеносных сосудов. Исследовав несколько сотен образцов, они убедились, что количество фибробластов в дерме с возрастом сокращается. Больше всего клеток у плода (около 8000 на квадратный миллиметр), сразу после рождения количество фибробластов снижается до 4000 тысяч, а у людей старше 20 лет не превышает 2500, и дальше уже практически не меняется. Отчасти это объясняется тем, что с возрастом снижается доля делящихся клеток (у плода активно делится около 40% фибробластов, у людей до 20 лет - не более 30%, а после 20 - примерно 25%) и скорость их деления.
Уменьшается с возрастом и количество капилляров. Дерма плода пронизана ими, один квадратный миллиметр питают более 150 сосудиков, но к шестидесяти годам количество капилляров в дерме сокращается вдвое (рис. 1). Поскольку между возрастным уменьшением числа капилляров и фибробластов существует значимая связь, исследователи предположили, что ухудшение кровоснабжения - одна из причин сокращения популяции фибробластов, нехватки эластина и коллагена и старения кожи.
На рост капилляров влияют несколько биологически-активных молекул:одни его стимулируют, другие подавляют. Основной стимулятор роста - фактор роста эндотелия сосудов (vascularendothelialgrowthfactor, VEGF). Учёные установили, что концентрация VEGF в дерме с возрастом увеличивается, однако его активный синтез не может остановить утрату капилляров. Оказалось, что этому препятствуют два других белка: Dll4 и Jag-1. VEGF запускает каскад биохимических реакций, влияющих на образование сосудов, а Dll4 и Jag-1 блокируют его сигнал и, следовательно, рост новых капилляров. Уровень Dll4 высок лишь в первые 20 лет жизни, но в этот период он усиленно мешает образованию сосудов. Не будь он активен, капилляров, вероятно, было бы больше. Затем «эстафету подавления» подхватывает Jag-1 (рис. 2).
Механизм старения кожи. Вскоре после рождения фибробласты снижают активность деления, их численность сокращается. Снижается и количество кровеносных сосудов дермы, несмотря на усиленный синтез VEGF, вызывающего рост капилляров. Дело в том, что с возрастом усиливается синтез других белков, Dll4 и Jag-1, которые блокируют передачу сигнала VEGF. Возможно, что именно ухудшение кровоснабжения кожи приводит к снижению численности фибробластов.
Исследователи обнаружили новый механизм, объясняющий возрастные изменения кожи. Их открытие могло бы помочь клиницистам в поиске средств для ее восстановления. «Сейчас имеется множество препаратов, влияющих на кровоснабжение тканей. Однако мы не знаем, как повлияет конкретный препарат на клиническое состояние кожи. Например, будем стимулировать рост сосудов, а они вдруг станут просвечивать через эпидермис - это плохо. Будем расширять сосуды: вдруг появится отек, тоже плохо. В общем, с сосудами нужно быть осторожными. В нашей лаборатории мы проверяем на животныхвлияние одного лекарства, и будем продолжать эту работу», - рассказал в интервью STRF.ru доктор медицинских наук, профессор Андрей Гунин.
Работу ученых поддержали РФФИ и Российский научный фонд.
Источник информации: Andrei G. Gunin, Vadim V. Petrov, Natalia N. Golubtzova, Olga V. Vasilieva, Natalia K. Kornilova «Age-related changes in angiogenesis in human dermis», Experimental Gerontology 2014, 55, 143-151.