Биологи нашли молекулу, которая заставляет человека и грызунов чувствовать боль солнечного ожога. Предположительно, она может стать мишенью для безболезненного загара. Правда, если человек не чувствует боль, это не означает, что он защищен от вредного воздействия солнечной радиации.
Почему кожа меняет цвет
В ультрафиолетовой области солнечного излучения есть три области: ультрафиолет А (УФ-А; 320-400 нанометров), ультрафиолет В (УФ-В; 290-320 нм) и ультрафиолет С (УФ-С; 200-290 нм). Деление это условное: граница между УФ-В и УФ-С выбрана потому, что свет с длиной волны менее 290 нм «фильтруется» в атмосфере и не достигает поверхности Земли. Появление границы между УФ-В и УФ-А основано на том, что волны длиной менее 320 нм вызывают более сильное покраснение кожи (эритему), чем излучение в диапазоне 320-400 нм.
УФ-излучение больше всего вредит коже, потому что покровы – это первый барьер для солнечного излучения. Эпидермис, наружный слой кожи толщиной 0,07-0,12 мм, берет на себя основной удар -- поглощает почти весь ультрафиолет. Под УФ-облучением меланоциты, которыми просто усеяны покровы человека (на одном квадратном миллиметре кожи ветвится до двух тысяч окрашивающих клеток), начинают синтезировать темный пигмент -- меланин. Более того, под солнечными лучами ускоряется деление пигментных клеток, возрастает число и размер меланосом -- гранул, в которые «упакован» меланин. В результате этих клеточных процессов кожа меняет цвет – появляется загар.
Активнее всего описанные процессы происходят под влиянием света в УФ-В диапазоне. Свет УФ-А диапазона тоже вызывает загар, но слабый и менее стойкий. Дело в том, что под облучением УФ-А число меланосом не увеличивается, а происходит лишь фотохимическое окисление предшественника меланина.
Загоревшие клетки мутируют
Под воздействием УФ-В облучения клеточные белки «сшиваются» с ДНК. Пиримидиновые основания (цитозин и тимин) связываются не с пуриновыми (аденин и гуанин), как это должно быть в здоровой ДНК, а между собой. Получается, что на молекуле ДНК появляются «узелки». «Узловатая» часть информационной молекулы утрачивает свои функции. И если повреждения небольшие, то специальные ферменты вырезают дефектный участок -- клетка выживает и не болеет. Но если клеточные «портные» не могут отрезать все, что «завязалось узелком» под воздействием УФ-В, то клетка просто гибнет -- обожженная кожа болит и облезает. Нередко загорелые клетки с поврежденной ДНК не умирают, но и не излечиваются. Они становятся атипичными – раковыми.
Без боли можно дозагораться до рака
О том, почему и как облезает кожа, и чем могут аукнуться избыточные солнечные ванны, ученым известно давно. А вот с обезболиванием остается много вопросов.
«В большинстве случаев обожженная солнцем кожа продолжает болеть несколько дней. Основная причина – отсутствие эффективных обезболивающих препаратов. Анальгетики, опиоиды и нестероидные противовоспалительные средства не избавляют человека от боли, вызванной УФ-облучением», -- пишут исследователи из научных центров Великобритании.
Ученые под руководством Джон Дейвс (John M.Dawes) из Королевского колледжа в Лондоне (King’s College London) попытались найти молекулу, которая сообщает человеку об опасности избыточного облучения и заставляет покрасневшую кожу болеть. Они предположили, что в организме млекопитающих могут присутствовать цитокины или хемокины, увеличивающие механическую чувствительность.
В эксперименте Джон Дейвс и его коллеги облучали лабораторных животных (крыс) и добровольцев УФ-В лучами до тех пор, пока кожа не проявляла сверхчувствительность. То есть, кожа обгорала, после чего человек или животное болезненно воспринимали любое прикосновение. В этот момент ученые измеряли уровень около 90 цитокинов и хемокинов, которые могут быть медиаторами боли. Оказалось, что и у человека, и у крыс, молекулярный «рецепт» ультрафиолетовой боли имеет много сходств. После генетического и морфологического анализа поврежденной кожи, а также после количественного измерения появившихся «болевых молекул», биологи выделили одно соединение – CXCL5. Ученые ввели это вещество в кожу лабораторным животным. Оказалось, что после инъекции у крыс появляется гиперчувствительность к механическим воздействиям -- кожа начинала чувствовать каждое прикосновение так, как будто крыса провела весь день под палящим солнцем.
«Мы показали, что хемокин CXCL5 вызывает боль, связанную с избыточным УФ-В облучением», -- завершают авторы статью, опубликованную в Science Translational Medicine. Ученые полагают, что эта молекула может стать мишенью для обезболивания солнечных ожогов. Правда, ДНК от обезболивания не восстанавливается. А значит и риски развития рака не уменьшатся.
