במחקר שפורסם לאחרונה ב דוחות מדעיים, קבוצת חוקרים העריכה כיצד תכולת המלנין והפצה משפיעים על נזקי החומצה הדאוקסיריבונוקלאית (DNA) המושרה על ידי אולטרה סגול (UV) בעור, תוך שימוש במודלים משוחזרים של האפידרמיס האנושי (RHE).
לימוד: משמעות פיזור המלנין באפידרמיס לאפקט המגן מפני אור UV. קרדיט תמונה: rangizzz/Shutterstock.com
רקע כללי
בעוד שקרינה אולטרה סגולה (UVR) חיונית עבור ויטמין D ואנדורפינים, חשיפת יתר שלה מגבירה את הסיכון לסרטן העור באמצעות נזק ל-DNA.
נזק זה מתרחש באמצעות ספיגת UV-B ורדיקלים המושרים על ידי UV-A, מה שמוביל לנגעי DNA ספציפיים. הודות למלנין, פיגמנטציה של העור מציעה הגנת פוטוגרפיה משמעותית, ובעיקר מפחיתה את שיעורי הסרטן בעור כהה יותר.
היעילות של המלנין מיוחסת לתכונותיו חוסמות UV, נוגדות חמצון ומנטרלות רדיקלים. אף על פי כן, תפקידו של המלנין מורכב, מכיוון שהוא עשוי גם לשפר את רגישות התא לנזק UVR.
סתירה זו מעוררת צורך במחקר נוסף כדי להבין את ההשפעות הכפולות של המלנין על הגנת הפוטו ופוטוסנסיטיזציה בדינמיקה של סרטן העור.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, מודלים של RHE שפותחו מקרטינוציטים אפידרמיס ראשוניים ומלנוציטים של תורמים אסייתים-קווקזים ואפרו-אמריקאים סווגו לשזופים וקלים על סמך תכולת המלנין שלהם, שהוקמה באמצעות שיטה מאומתת לאחרונה על עור אנושי ex vivo.
שיטה זו כללה מיצוי מלנין וניתוח ספקטרומטרי באורך גל של 500 ננומטר, תוך מתאם בין רמות המלנין לזווית טיפולוגית אינדיבידואלית (ITA°), מדד לפיגמנטציה של העור.
דגימות עור אנושיות Ex vivo, שמקורן באנשים בריאים מרקעים אתניים שונים שעוברים ניתוח, שימשו לכייל תהליך כימות המלנין. דגימות אלו אפשרו לחוקרים לסווג את דגמי ה-RHE לפי תכולת המלנין, מה שמקל על השוואה בין מודלים בהירים לשזופים.
המחקר העריך נזק ל-DNA במודלים אלה בעקבות קרינת UV, תוך שימוש בצביעה אימונוהיסטוכימית כדי לכמת נזק.
בנוסף, השפעת חשיפת UV על היווצרות רדיקלים נבחנה באמצעות ספקטרוסקופיה של תהודה פרמגנטית אלקטרונית (EPR), שחשפה תובנות לגבי הלחץ החמצוני המושרה על ידי אור UV בריכוזי מלנין שונים.
היבט קריטי במחקר היה חקירת חלוקת המלנין בתוך האפידרמיס, תוך שימוש בטכניקות כמו צביעת Fontana-Masson ו-TPE-FLIM (TPE-FLIM).
שיטות אלו סיפקו תצוגה מפורטת של הלוקליזציה של המלנין, תרמו להבנת ההשפעות המגנות שלו לעומת הפוטנציאל הפוטנציאלי.
תוצאות המחקר
לאחר מיצוי מלנין מדגימות אפידרמיס אנושי ו-RHE, החוקרים כימתו את תכולת המלנין הכוללת באופן ספקטרומטרי על ידי מדידת ספיגה ב-500 ננומטר.
בדגימות עור ex vivo, תכולת המלנין השתנתה באופן משמעותי, והתאימה מאוד עם ITA° של העור, מה שמצביע על אימות מתודולוגי. גישה זו יושמה לאחר מכן על RHE, וחשפה רמות מלנין ברורות בין דגמים שזופים לדגמים בהירים.
המתאם בין תכולת המלנין ל-ITA° שימש כדי לסווג מודלים של RHE לפי צבע עור, המאשר את ישימות השיטה על פני מקורות אפידרמיס שונים.
המחקר עוד העריך נזק ל-DNA באמצעות צביעה אימונוהיסטוכימית, מכמת את מידת הנזק על ידי נוכחות של cyclobutane-pyrimidine dimers (CPD) בתאים לאחר חשיפה ל-UVR.
התוצאות הראו נזק משמעותי ל-DNA בכל דגמי ה-RHE מיד לאחר החשיפה, עם שונות ברמות הנזק המבוססות על סוג ה-UVR והפיגמנטציה של המודל.
יש לציין כי דגמי RHE שזופים הפגינו נזק רב יותר מאלה הקלים, במיוחד לאחר סוגים ספציפיים של קרינת UV. הערכת נזקים זו הדגישה אי-התאמות פוטנציאליות של הגנה מפני צילום הקשורות לתכולת המלנין ולהפצתה.
בנוסף, המחקר חקר היווצרות רדיקלים לאחר הקרנה, ומצא שמודלים שזופים של RHE יצרו יותר רדיקלים חופשיים מאשר מודלים קלים בתנאים מסוימים, מה שמצביע על תפקידו המורכב של המלנין בתגובת העור לחשיפה ל-UV.
בניגוד לעור in vivo, שבו מלנין עוטף בדרך כלל גרעיני קרטינוציטים, ומספק מחסום מגן, דגמי RHE שזופים הציגו חלוקת מלנין לא הומוגנית. הקצאה שגויה זו עלולה לערער את יעילות ההגנה של המלנין מפני UVR.
הבדיקה התרחבה לכיסוי המלנין בתוך תאי הבסיס, וחשפה ניגוד מוחלט בין תנאי in vivo לבין מודלים שזופים של RHE.
In vivo, התפלגות המלנין הייתה אחידה יחסית על פני סוגי עור שונים, בעוד ש-RHE שזוף הראה נוכחות מינימלית של מלנין, החורג באופן משמעותי מהדפוסים הצפויים. חוסר עקביות זה מדגיש הבדל מהותי במנגנון ההגנה של המלנין במבחנה לעומת in vivo.
מסקנות
לסיכום, למלנין יש תפקיד כפול בגוף האדם, והוא פועל כפיגמנט עור המגן מפני קרינת השמש תוך שהוא מציג תכונות פוטו-רגישות הקשורות לפתולוגיות עור כמו מלנומה.
ההשפעות המגנות והמזיקות של מולקולה זו על העור עדיין אינן מובנות במלואן.
מחקר באמצעות RHE משוחזר של סוגי עור שזופים ובהירים ביקש להעמיק בתפקידיו הרב-גוניים של המלנין, תוך בחינת כיצד תכולת המלנין והפצה משפיעים על נזקי ה-DNA המושרה על ידי UV ועל יצירת מיני חמצן תגובתיים (ROS).
מחקרים אלו הראו שלמרות רמות מלנין גבוהות יותר במודלים שזופים המצביעים על הגנה רבה יותר, כל הדגמים הראו נזק משמעותי ל-DNA בעקבות חשיפה ל-UV, ומאתגרים את הרעיון של יעילות ההגנה של המלנין.
התפלגות המלנין, במיוחד ריכוזו בתאים מסוימים והיעדר בתאים אחרים, עשויה לתרום להשפעות הפוטוסנסיטציה שלו, להוביל לייצור מוגבר של רדיקלים חופשיים ולנזק ל-DNA.
