Znajdź zawartość

Mężczyźni chorują na kolczystokomórkowego raka skóry znacznie częściej niż kobiety. Dotąd przyczyna pozostawała nieznana, ale badania na myszach pozwalają przypuszczać, że chodzi o niższe stężenie przeciwutleniacza katalazy w skórze oraz wyższy poziom pewnych komórek wytwarzanych w szpiku. Wyniki studium Gregory'ego Lesinskiego i Tatiany Oberyszyn z OSUCCC – James (Ohio State University Comprehensive Cancer Center – Arthur G. James Cancer Hospital) ukazały się w piśmie Journal of Investigative Dermatology. Eksperymenty prowadzono na specjalnie wyhodowanych bezwłosych gryzoniach, u których wywoływano kolczystokomórkowego raka skóry. Wiele wskazuje na to, że przez niską aktywność katalazy, której zadanie polega na katalizowaniu procesu rozkładu nadtlenku wodoru i innych reaktywnych form tlenu powstających pod wpływem promieniowania UVB, skóra mężczyzn nie jest tak silnie chroniona jak kobieca. W rezultacie panowie są bardziej podatni na stres oksydacyjny. Amerykanie zauważyli, że wystawienie na oddziaływanie promieniowania UVB powodowało, że komórki supresyjne pochodzące z linii mieloidalnej (ang. myeloid-derived suppressor cells, MDSC) migrowały ze szpiku kostnego do skóry. Co ważne, więcej MDSC przemieszczało się do eksponowanej skóry samców niż samic, a warto przypomnieć, że MDSC mają negatywny wpływ na działanie limfocytów T, głównie przez obniżenie zawartości argininy (deplecję) oraz wytwarzanie tlenku azotu. Oberyszyn podkreśla, że MDSC mogą być kolejnym ze źródeł wywoływanej przez UVB immunosupresji. Kiedyś uważano, że MDSC powstają w szpiku pod wpływem substancji wydzielanych przez komórki nowotworowe i ułatwiają rozwój choroby, ale wyniki Lesinskiego i Oberyszyn sugerują, że przyczyniają się raczej do tworzenia guzów skóry, a może i innych narządów. Normalnie komórki supresorowe ograniczają odpowiedź immunologiczną na zakażenie czy uraz, lecz w przypadku nowotworu, po wielokrotnej ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe lub inne chroniczne czy zapalne bodźce, komórki te pozostają nadaktywne. Może to upośledzić funkcje [...] limfocytów T i komórek NK, które nie będą w stanie rozpoznać i zwalczyć komórek nowotworowych w skórze - opowiada Lesinski. Naukowcy stwierdzili, że miejscowe podanie katalazy hamowało migrację komórek supresyjnych pochodzących z linii mieloidalnej, co oznacza, że ich napływ do skóry samców jest skutkiem niskiej aktywności enzymu. Jak wyliczono, samce z wywołanym UVB rakiem kolczystokomórkowym miały w skórze o 55% więcej MDSC niż samice.

Naukowcy z Królewskiego College’u Londyńskiego odkryli cząsteczkę, która kontroluje wrażliwość na ból wywołany promieniowaniem UVB. Uważają, że CXCL5 powinno się stać celem leków na różne bolesne schorzenia o podłożu zapalnym, np. zapalenie stawów czy pęcherza moczowego. CXCL5 jest chemokiną, a białka te odgrywają ważną rolę w kreowaniu odpowiedzi immunologicznej. Prof. Stephen McMahon i dr David Bennett prowadzili eksperymenty na zdrowych ochotnikach. Niewielkie fragmenty ich skóry wystawiano na oddziaływanie promieniowania UVB, tworząc oparzenia. Kilka godzin po zabiegu skóra stawała się czuła, przy czym szczyt wrażliwości odnotowywano 2 dni później. Wtedy naukowcy wykonywali biopsję i analizowali poziom setek mediatorów bólowych. Okazało się, że kilka mediatorów uległo nadmiernej ekspresji. W kolejnym etapie Brytyjczycy przetestowali mechanizm ich działania na szczurach. Chcieli ustalić, czy to one odpowiadają za ból związany z oparzeniami słonecznymi. Badania ujawniły, że winnym jest prawdopodobnie CXCL5. Dalsze eksperymenty na gryzoniach to potwierdziły, kiedy bowiem neutralizowano przeciwciała przeciw CXCL5, znacznie spadła wrażliwość na ból wywołany UVB. Jestem podniecony tym, gdzie mogą nas zaprowadzić te odkrycia w kategoriach opracowania nowego typu leku przeciwbólowego dla osób zmagających się z chronicznym bólem – cieszy się prof. McMahon. Brytyjczycy podkreślają, że istotne są nie tylko ich odkrycia, ale i zastosowany schemat badawczy: początkowe zidentyfikowanie mechanizmu u ludzi i przetestowanie go na przedklinicznych modelach zwierzęcych. Tradycyjnie jest na odwrót. Najpierw studiuje się biologię choroby na modelu zwierzęcym, a potem przychodzi czas na ludzi. To jednak często nie przekłada się na skuteczne leczenie kliniczne – uważa Bennett.

Naukowcy z Uniwersytetu w Glasgow odkryli, skąd rośliny wiedzą, kiedy zacząć wytwarzać własny filtr słoneczny, by chronić się przed szkodliwym działaniem promieniowania słonecznego. Od kilkudziesięciu lat spekulowano, że rośliny muszą dysponować fotoreceptorami UVB. Miałyby one przypominać te wykrywające inne długości fal, których funkcja polega na kontrolowaniu różnych procesów, np. kwitnienia. Teraz wyjaśniono, jak receptor UVB wygląda i działa. Białko UVR8 rozpoznaje UVB i aktywuje wymagane do produkcji własnego filtra zmiany w ekspresji genów. Rośliny potrzebują światła słonecznego, by pozyskać niezbędną energię, dlatego są stale wystawione na działanie promieniowania ultrafioletowego UVB. Rzadko wykazują jednak symptomy uszkodzeń, ponieważ w toku ewolucji wykształciły metodę zabezpieczania, polegającą na odkładaniu filtra w zewnętrznych tkankach liści. Poszukiwania receptora UVB były dla fotobiologów odpowiednikiem poszukiwania Świętego Graala. Od kilkudziesięciu lat wiedziano, że rośliny mogą wyczuwać obecność UVB i że stymuluje to produkcję blokera, ale nie mieliśmy pojęcia, jak się to dzieje. Teraz już wiemy – cieszy się prof. Gareth Jenkins. W 2005 roku zespół Jenkinsa wykazał, że UVR8 wywołuje zmiany w ekspresji genów, które umożliwiają produkcję filtra anty-UVB. Później, we współpracy z kolegami z uniwersytetów we Fryburgu Bryzgowijskim i Genewie, Szkoci próbowali ustalić, jak to białko działa. Zwykle UVR8 tworzy dimery, lecz UVB rozbija je na dwie pojedyncze cząsteczki proteiny. Kluczowym procesem w roślinach wytwarzających filtry jest interakcja UVR8 z innym białkiem COP1. Oddziaływanie to skutkuje uruchomieniem przez UVR8 niezbędnych zmian w ekspresji genów [...]. Kiedy roślina wykrywa UVB, światło aktywuje produkcję filtra, który odkłada się w zewnętrznych tkankach. Pochłania on UVB, minimalizując jego wnikanie do komórek położonych niżej. Wystawienie na oddziaływanie UVB stymuluje syntezę enzymów naprawiających DNA, poza tym włączają się geny zapobiegające oksydacyjnemu uszkodzeniu komórek [przez reaktywne formy tlenu] i odpowiadające za podtrzymanie fotosyntezy. Naukowcy prowadzili eksperymenty na rzodkiewnikach. Rośliny pozbawione UVR8 umierały po ekspozycji na dawkę UVB typową dla pełnego słońca.

Uzyskanie jednorodnej opalenizny na całym ciele może być niemożliwe, ponieważ niektóre fragmenty skóry są bardziej oporne na opalanie od pozostałych (Experimental Dermatology). Naukowcy z Uniwersytetu w Edynburgu wykazali, że skóra na pośladkach jest szczególnie oporna na oddziaływanie promieni słonecznych. Gdy ulegnie zaczerwienieniu, opala się gorzej od innych części ciała. Poza tym Szkoci ustalili, co pokrywa się z potocznymi obserwacjami, że osoby z piegami opalają się łatwiej od ludzi ich pozbawionych. W ramach badania sfinansowanego przez Komitet Badań Medycznych po raz pierwszy oceniano głębokość opalenizny, a nie zwykłe zaczerwienienie skóry. Autorów studium zainspirował fakt, że poszczególne nowotwory skóry występują w różnych okolicach ciała, mimo że wszystkie są przecież związane z wystawieniem na oddziaływanie promieniowania słonecznego. Zespół z Edynburga postanowił sprawdzić, czy ma to związek ze sposobem, w jaki opalają się określone rejony. W eksperymencie wzięło udział 100 ochotników. Skórę na ich plecach i pośladkach potraktowano 6 dawkami promieniowania UVB. Badanym wykonano specjalny zastrzyk, by zminimalizować napływ krwi, który występuje naturalnie w ciągu pierwszej doby od ekspozycji słonecznej. Dzieje się tak w wyniku rozszerzenia naczyń włosowatych, a efektem jest dobrze niemal wszystkim znany rumień. Wiele osób myli go z zaczątkami opalenizny, ale w rzeczywistości to objaw oparzenia słonecznego, czyli stanu zapalnego skóry. Po tygodniu dokonywano oceny skóry wolontariuszy, by stwierdzić, jaki kolor pozostał po całkowitym zniknięciu zaczerwienienia i wrażliwości na ucisk. W pewnym sensie jesteśmy złożeni z różnorodnych kawałków skóry, które zapewniają niejednakowy stopień ochrony przed promieniowaniem - podsumowuje prof. Jonathan Rees, szef uniwersyteckiego wydziału dermatologii.

Pod wpływem promieniowania UVB dochodzi do uszkodzenia skóry i powstawania zmarszczek. Autorzy japońskiego studium wykazali jednak, że proces ten można ograniczyć za pomocą tlenu. W ramach studium u myszy, które umieszczano po wystawieniu na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego w komorze tlenowej, pojawiło się mniej zmarszczek i oznak uszkodzenia skóry niż u gryzoni stykających się wyłącznie z UVB. Podczas starzenia pojawiają się zmarszczki, a naskórek staje się cieńszy i szorstki. Pod powierzchnią skóry podlegającej regularnej ekspozycji na promieniowanie UVB zachodzą charakterystyczne zmiany, m.in. skórna angiogeneza. W powstawaniu nowych naczyń bierze udział kilka czynników transkrypcyjnych, w tym czynnik indukowany hipoksją (HIF-1, ang. hypoxia inducible factor), a konkretnie jego podjednostka alfa (HIF-1 jest heterodimerem złożonym z dwóch podjednostek – HIF-1α i HIF-1β - które należą do grupy czynników transkrypcyjnych), oraz czynnik wzrostu śródbłonka naczyń (ang. vascular endothelial growth factor – VEGF). Podczas eksperymentu Shigeo Kawada, Masaru Ohtani i Naokata Ishii z Uniwersytetu Tokijskiego podzielili bezwłose myszy na trzy grupy: 1) kontrolną, 2) wystawianą na oddziaływanie UVB i tlenu, 3) stykającą się wyłącznie z promieniowaniem UVB. Grupy 2. i 3. przez 5 tyg. trzy razy na tydzień napromieniano specjalną świetlówką, lecz tylko gryzonie z grupy UVB+HO (HO od hiperoksja – długotrwały nadmiar tlenu) trafiały po każdej sesji na dwie godziny do komory tlenowej. W ciągu 5 tyg. u myszy podlegających naświetlaniu pojawiły się zmarszczki, ale były one silniej zaznaczone w grupie, która nie uczęszczała do komory. W obu grupach doszło też do pocienienia naskórka, lecz znów w grupie 3. jego zakres oceniono jako większy. W porównaniu do grupy kontrolnej, wśród zwierząt naświetlanych UVB znacząco wzrósł poziom HIF-1α, podobnego zjawiska nie odnotowano zaś w grupie UVB+HO. Stężenie VEGF wzrosło w obu napromienianych grupach, ale w grupie 2. słabiej. Oznacza to, że nadmiar tlenu w tkankach ogranicza uszkodzenie skóry przez promieniowanie ultrafioletowe. Tak jak HIF-1 α i VEGF, ważną rolę w angiogenezie odgrywają metaloproteinazy macierzy zewnątrzkomórkowej (ang. matrix metalloproteinases, MMPs). Uważa się, że MMP-2 i MMP-9 szczególnie przyspieszają powstawanie zmarszczek, niszcząc zewnętrzne fragmenty komórek. Okazało się jednak, że w studium Japończyków poziom MMP-2 spadał pod wpływem ekspozycji na promieniowanie UVB, a MMP-9 się nie zmieniał i to nawet u myszy nieumieszczanych w komorze tlenowej. Wg autorów studium, fakt ten wskazuje, że wymienione metaloproteinazy nie są najważniejszymi czynnikami w procesie powstawania zmarszczek i angiogenezie, a przynajmniej nie są nimi na wczesnych etapach uszkodzeń wywoływanych przez UVB.

Zespół Barry'ego Lomaksa z Uniwersytetu w Nottingham opracował jakiś czas temu metodę określania poziomu ozonu w atmosferze za pomocą badania stężenia substancji działających jak filtr UV w zarodnikach widłaka goździstego (Lycopodium clavatum). Brytyjczycy mają nadzieję, że dzięki temu uda się wypełnić luki w opisie ewolucji ziemskiej atmosfery (Nature Geoscience). Trzy lata temu Lomax próbował w ten sam sposób sprawdzić, czy ekspozycja na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego doprowadziła w permie (250 mln lat temu) do masowego wyginięcia wielu gatunków. Miała ona być skutkiem erupcji wulkanicznych i zniszczenia dużych ilości ozonu. Niestety, nie udało się tego udowodnić z powodu braku odpowiednich skamielin. Dzięki opisanej metodzie można jednak wyjaśnić ogólniejsze kwestie związane z przemianami atmosfery Błękitnej Planety. Do tej pory naukowcy bazowali na dwóch źródłach danych na temat stężenia ozonu: 1) pomiarach satelitarnych (poczynając od końca lat 70.) oraz 2) spektrometrii gleby, która pozwala się cofnąć do lat 20. XX wieku. Technika Lomaksa umożliwia zaś określenie poziomu substancji pochłaniających promieniowanie ultrafioletowe w zarodnikach widłaka wiele tysięcy lat temu. Wskazuje to na warunki, w których przyszło roślinom żyć, a zatem na grubość warstwy ozonowej. Dzięki temu łatwiej będzie ustosunkować się do współczesnych zmian klimatycznych. Przekonamy się, czy mamy do czynienia z odbudową ozonosfery i czy obserwowane zmiany są czymś naturalnym w historii Ziemi. Rośliny wystawione na oddziaływanie silniejszego promieniowania UVB wytwarzają więcej fenoli. Związki te działają jak filtr słoneczny. Analizując ich stężenie w ścianach komórkowych zarodników z kolekcji botanicznych, można w prosty sposób określić, jak gruba była w danym czasie ochronna warstwa ozonu atmosferycznego. Pewne ilości fenoli zachowały się również w skamielinach. Jeśli zarodniki nie zostały w międzyczasie podgrzane do temperatury powyżej 200ºC, pozwalają na cofnięcie się w czasie aż do trzeciorzędu. Próbki zarodników pochodziły zarówno z niskich, jak i wysokich szerokości geograficznych. Zarodniki z Ekwadoru, gdzie nie odnotowano historycznych zmian natężenia promieniowania UVB, zawierały przez cały czas stałe ilości fenoli. Jak wykalibrowano i wykazano skuteczność metody? Lomax posłużył się sporami z Grenlandii. W ten sposób odtworzył lokalne wahania stężenia O3 w okresie między 1907 a 1993 rokiem. Okazało się, że wyliczone wskaźniki pokrywają się z danymi uzyskanymi z innych źródeł.

Badającym życie pająków naukowcom z chińskiego Uniwersytetu Hubei udało się udowodnić, że promieniowanie UVB może spełniać rolę sygnału świadczącego o atrakcyjności seksualnej. Odkrycie to jest pierwszą w historii obserwacją użycia fal o takiej częstotliwości jako nośnika informacji w świecie ożywionym. Eksperymenty przeprowadzone przez Chińczyków na zwierzętach z gatunku Phintella vittata, potocznie zwanych "skaczącymi pająkami", a fachowo skakunami (Salticidae), dowodzą, że należące do niego samice chętniej wybierają jako partnerów do rozrodu te osobniki, których powłoki ciała silniej odbijają promieniowanie ultrafioletowe w zakresie fal UVB. Odkrycie to jest dość zaskakujące, gdyż światło o tej częstotliwości jest niezwykle szkodliwe dla wielu cząstek biologicznych, np. DNA i białek (fale z tego zakresu są emitowane np. przez lampy ultrafioletowe stosowane do dezynfekcji pomieszczeń szpitalnych). Światło o takiej częstotliwości jest bezpośrednią przyczyną takich schorzeń, jak nowotwory skóry lub uszkodzenia siatkówki. Z tego powodu naukowcy nie przypuszczali, że mogą istnieć organizmy zdolne do detekcji tak szkodliwego promieniowania. Samo odkrycie na powłokach ciała organizmów żywych cząsteczek zdolnych do odbijania światła UV nie jest niczym nowym. Do tej pory jednak skupiano się zawsze na analizie promieniowania z innego zakresu, określanego jako UVA. Udowodniono na przykład, że zdolność do jego odbijania jest czynnikiem silnie wabiącym płeć przeciwną u licznych zwierząt. Schemat przeprowadzanego eksperymentu był niezwykle prosty. Badane pająki oświetlano światłem o różnych parametrach, jednocześnie oddzielając samce od samic filtrami blokującymi przepływ światła o określonych długościach fal. Udowodniono w ten sposób, że światło UVA oraz ogólna jasność wewnątrz pomieszczenia nie wpływały na wzajemny pociąg seksualny pomiędzy osobnikami. Zależność taką zaobserwowano jednak dla promieniowania ultrafioletowego o innej częstotliwości, czyli właśnie dla UVB. Skakuny od dawna słynęły z wyjątkowo złożonych oczu oraz świetnego wzroku. Dowiedziono przykładowo, że narząd wzroku u przedstawicieli tego gatunku zawiera receptory wyspecjalizowane w detekcji promieniowania UVA, lecz dokładny mechanizm wykrywania drugiego pasma ultrafioletu wciąż nie jest znany. Pracujący na Uniwersytecie Hubei badacz, prof. Daiqin Li, twierdzi, że dokonane odkrycie stanowi wstęp i zachętę do przeprowadzenia szerszego zakresu badań. Jego zdaniem, utrzymujące się dotychczas czysto negatywne przekonanie o roli światła UVB w życiu organizmów mogło opóźnić lub utrudnić badania nad istotą zarówno zdolności do detekcji promieniowania UVB, jak i roli odbijających je wzorów na ciele zwierząt w ich wzajemnej komunikacji. Jak podkreśla prof. Li, wykonane na pająkach badania były zaledwie pierwszymi z wielu, których celem będzie pogłębienie wiedzy na ten temat.