Störning av biologiska rytmer leder till för tidigt åldrande av huden

Forskare har studerat rollen av dagliga biologiska rytmer (dygnsrytmer) i hudens stamcellers regenerativa förmåga. Störningar i dessa rytmer leder till för tidigt åldrande av vävnader och en ökad risk för att utveckla hudtumörer, inklusive cancer.

Forskare från Centre for Genomic Regulation har genomfört en studie som ska publiceras i tidskriften Nature. Den beskriver rollen av dygnsrytmer, eller interna biologiska klockor, på mänsklig aktivitet under dagen, samt deras inverkan på funktionen hos hudstamceller som ansvarar för daglig hudregenerering.

Stamceller ansvarar för den ständiga förnyelsen av hudens cellulära element och ersätter de som redan har uttömt sin funktionella kapacitet till följd av livsaktivitet. Att stamcellerna fungerar korrekt är mycket viktigt för att bibehålla vävnaderna i ett normalt tillstånd under hela kroppens livscykel. Under dagen utsätts huden för olika skadliga ämnen, såsom ultraviolett ljus under dagen, och patogener som bakterier och virus. Hudens huvudsakliga funktion är att skydda kroppen från dessa potentiella patogener genom att fungera som en slags barriär som separerar vår kropp från omvärlden.

Forskarna som deltog i studien upptäckte att aktiviteten hos hudstamceller regleras av en intern biologisk klocka, och att denna klockas korrekta funktion är avgörande för att bibehålla vävnaden i ett hälsosamt tillstånd. Denna klocka reglerar stamcellernas aktivitet på ett sådant sätt att cellerna, till exempel under maximal ljusexponering, kan skydda sig mot skadlig strålning, medan de på kvällen och natten delar sig och återställer vävnad och ersätter skadade celler med friska. Således tillåter den biologiska klockan stamceller att dela sig vid en tidpunkt då huden inte längre utsätts för eventuella externa skadliga faktorer och inte blir så sårbar till följd av ansamling av mutationer i DNA, vilket kan leda till förlust av regenerativ kapacitet eller en ökad risk för tumörutveckling.

”Den biologiska klockan styr exakt stamcellernas tidsmässiga beteende, så att systemet anpassar sig till vävnadernas behov beroende på tid på dygnet. Om denna kontroll störs börjar stamcellerna ackumulera skadat DNA, och sannolikheten för cellulärt åldrande och utveckling av hudtumörer ökar avsevärt”, säger Salvador Aznar Benitah, koordinator för studien.

Generna BMAL1 och period1/2 ansvarar för att kontrollera denna rytm och reglerar cellaktiviteten under regenererings- och vilofaserna. Genom att genetiskt manipulera båda generna har forskare bevisat att störningar i biologiska rytmer i hudceller leder till att stamceller inte vet vilken funktion de ska utföra, och som ett resultat - för tidigt cellulärt åldrande och ansamling av mutant DNA.

Dygnsrytmer organiserar alla våra biologiska funktioner enligt naturliga cykler av ljus och mörker. Studiens resultat visade att hudregenerering, som förhindrar åldrande och utveckling av hudcancer, också är föremål för dessa rytmer. När vi åldras tenderar dessa biologiska rytmer att brytas ner. Forskare tror att dessa nedbrytningar så småningom kan leda till störningar i våra vävnaders regenerativa potential och utveckling av tumörer.

I framtiden vill forskarna genomföra ytterligare studier för att förstå varför den biologiska klockan rubbas med åldern och om det är möjligt att utveckla metoder för att återställa dygnsrytmen för att bromsa processen för vävnadsdegeneration och minska risken för tumörutveckling.