Биохимический путь к седым волосам
Волосы делает седыми то же вещество, что делает брюнеток блондинками -- перекись водорода. Именно она посредством сразу нескольких процессов выжигает меланин и блокирует его синтез. Биохимикам удалось притормозить процесс поседения.
Чтобы понять, почему люди с возрастом седеют, исследователи из Великобритании и Германии провели детальный биохимический анализ человеческих волос и волосяных фолликулов. Прежде всего, удалось установить, что, к сожалению, к мудрости седые волосы никакого отношения не имеют. Зато раскрутить ведущую к седине цепочку биохимических событий специалистам удалось.
Волосы обесцвечивает перекись
Волосы седеют от того, что из них исчезает пигмент меланин, отвечающий также за цвет кожи и глаз. Он исчезает, потому что перестает синтезироваться в волосяных фолликулах. А его синтез блокирует перекись водорода -- поэтому с возрастом в фолликулах ее количество резко возрастает. То есть естественное обесцвечивание волос происходит благодаря тому же самому реагенту, который помогает женщинам стать блондинками.
Для исследования волос Карен Шальройтер (Karen Schallreuter) из отделения клинической и экспериментальной дерматологии факультета биомедицинских наук Университета Брэдфорда, (Clinical and Experimental Dermatology/Department of Biomedical Sciences, University of Bradford), Западный Йоркшир, Великобритания, а также ее коллеги использовали метод рамановской спектроскопии. Это метод анализа химического строения, основанный на рассеянии оптического излучения на молекулах вещества. В спектре рассеянного излучения появляются спектральные линии, которых нет в спектре первичного (возбуждающего) света. Число и расположение появившихся линий определяются химическим строением вещества.
Таким методом ученые изучили крошечные фрагменты волос, состриженные с седой головы, и сравнили результат с естественными каштановыми волосами. В седых волосах они обнаружили большое количество перекиси водорода -- миллимолярную концентрацию (порядка тысячной доли моля). В пигментированных волосах перекись водорода присутствует в микромолярной концентрации (миллионные доли моля), то есть в тысячу раз меньше. Этим же методом в седых волосах они нашли окисленные формы таких аминокислот, как метионин, триптофан и цистеин, которые образовались под действием перекиси водорода и других активных форм кислорода. Метионин присутствовал в форме метионинсульфоксида (Met-S=O).
Удар по ферментам
На следующем этапе ученые работали с клеточной культурой клеток волосяных фолликулов седых и пигментированных волос. Методом рамановской спектроскопии в «седых» фолликулах также найдена высокая концентрация перекиси водорода и метионинсульфоксид.
Исследователи измерили в клетках фолликулов активность нескольких ферментов. Оказалось, в фолликулах седых волос снижена активность фермента каталазы, которая разлагает перекись водорода на воду и кислород и так защищает от нее клетки. Снизилась активность и метионинсульфоксидредуктаз (MSR) А и В, которые восстанавливают метионинсульфоксид до метионина.
Окислительный сценарий
Так как в фолликулах седых волос деятельность перекиси водорода ничем не сдерживалась, в них четко проявились признаки оксидативного стресса. В большей степени он ударил по клеткам, синтезирующим меланин, -- меланоцитам, повреждая их ДНК и вынуждая их к апоптозу (клеточная гибель). При этом перекись окисляет метионин до метионинсульфоксида, а обратное восстановление затруднено, поскольку плохо работает метионинсульфоксидредуктаза.
Недостаток свободного метионина нарушает работу еще одного фермента -- тирозиназы. Именно она отвечает за синтез меланина в меланоцитах, а метионин -- важный компонент активного центра фермента. Данные, полученные методом рамановской спектроскопии, были подтверждены компьютерным моделированием ферментной кинетики.
Итого, несколько цепей биохимических событий, которые разворачиваются в волосяных фолликулах по мере старения организма, ведут к одному результату. Пигмент разрушается, его синтез блокируется, и волосы постепенно из цветных становятся серыми, а затем белыми.
Можно ли отменить седину?
Седые волосы, выдающие возраст человека, как правило, становятся для него неприятным сюрпризом. Особенно в наши дни, когда жизнь заставляет как можно дольше оставаться молодым. Возникает вопрос, можно ли как-то воздействовать на этот процесс, ведь седина немногим к лицу. Ученые надеются, что их работа позволит предотвратить и обратить вспять седину. По крайней мере, в клеточной культуре процесс деградации фермента им удалось затормозить введением L-метионина, который связывает перекись водорода.
Ученые полагают, что аналогичные процессы происходят и в коже, где могут вызывать старческую депигментацию (витилиго).
Статья опубликована в журнале Federation of American Societies for Experimental Biology.