УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, 2013, том 44, № 3, с. 85-92
УДК 612.67, 612.79
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТАРЕНИЯ КОЖИ ЧЕЛОВЕКА
© 2013 г. И. В. Тихонова, А. В. Танканаг, Н. К. Чемерис
Институт биофизики клетки РАН, Пущино
Статья посвящена одной из актуальных проблем геронтологии - физиологическим особенностям старения кожи человека. В обзоре рассмотрены виды старения, основные факторы, влияющие на процесс старения кожи (ультрафиолетовое излучение и окислительный стресс), а также основные направления исследований возрастных изменений в структуре и функциях кожи: изучение механических свойств, микроциркуляции, рН и толщины кожи. Особое внимание в обзоре уделено методам оценки кожного кровотока, а также результатам исследований, посвященных изучению возрастных особенностей периферической микрогемодинамики. В обзоре подробно описан один из современных, широко распространенных неинвазивных методов оценки системы микроциркуляции крови кожи человека - лазерная допплеровская флоуметрия, и представлены основные результаты исследований возрастных изменений перфузии кожи кровью данным методом.
Ключевые слова: кожа, старение, окислительный стресс, кожный кровоток
Известно, что с возрастом происходят функциональные и структурные изменения во всех системах организма, в том числе и в микроцирку-ляторном русле [1]. Рядом авторов показано, что в процессе старения развиваются гипоксические и метаболические процессы, обусловленные изменением микроциркуляции и ухудшением трофического снабжения тканей и органов [2-4, 9, 23]. Возрастные изменения, в конечном итоге, играют важную роль в патогенезе многих заболеваний [5, 6, 9]. Поэтому, в современной клинической практике для диагностики различных заболеваний сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем, а также для тестирования микроциркуляторных расстройств необходимо проводить исследование состояния системы микроциркуляции.
Известно, что эффекты старения достаточно быстро проявляются и сказываются на внешнем виде кожи, на ее структуре, механизмах и барьерной функции. Поэтому, неудивительно, что все большее количество исследований посвящено изучению механизмов старения кожи [28, 29, 48].
Виды старения кожи
Выделяют внутреннее (физиологическое, хронологическое, эндогенное) старение и внешнее (экзогенное) старение кожи [29]. Внутреннее старение кожи обусловлено генетическими, гормональными изменениями и метаболическими
процессами, происходящими и проявляющимися у людей в преклонном (пожилом) возрасте [36]. Эндогенное старение кожи можно наблюдать и исследовать на участках тела человека, не подверженных УФ-облучению. Такие участки могут рассматриваться в качестве модели процессов старения, происходящих во внутренних органах [47]. Внешнее старение кожи, в свою очередь, обусловлено влиянием солнечной радиации, ветра, относительной влажности и загрязненности воздуха и других факторов окружающей среды, а также проникновением патогенных бактерий, вирусов, ксенобиотиков, механическими повреждениями [20, 29]. Среди этих факторов УФ-из-лучение оказывает наибольшее воздействие на внешнее старение кожи (фотостарение), которое можно наблюдать и изучать на открытых участках тела. Такая классификация старения кожи является условной, поскольку разделить внешнее и внутреннее старение и, тем более, изучать их отдельно друг от друга очень сложно. Поэтому, при выяснении причин и механизмов возрастных изменений кожи необходимо учитывать оба этих процесса.
Клинические черты старения кожи
Как уже было сказано, старение кожи обусловлено внутренними процессами биологического (физиологического) старения и внешними повреждениями, вызванными хроническим воздей-
ствием УФ-излучения. Причем, большинство нежелательных клинических проявлений старения кожи связывают с отрицательным влиянием на кожу солнечной радиации (так называемое фотостарение) [28]. Клинически фотостарение кожи характеризуется шероховатостью, сухостью, образованием морщин, пятнистой пигментацией, рыхлостью, неэластичностью, телеангоэктазией (локальным чрезмерным расширением мелких сосудов), предопухолевыми и опухолевыми новообразованиями и др. [28, 50]. Влияние же генетики, гормонального статуса и метаболических процессов на старение кожи остается до конца не выясненным и требует проведения дальнейших исследований.
Черты биологического старения
В процессе старения обнаруживается большое количество изменений, которые имеют клинические проявления и последствия. В случае кожного старения, эпидермис продолжает поддерживать и сохранять основной барьер кожи: роговой слой. Число клеточных слоев не меняется с возрастом, также как и не меняется их способность к ограниченному испарению воды. Вместе с возрастным снижением клеточной пролиферации в эпидермисе наблюдается увеличение размеров корнеоцитов [33], и со временем происходит атрофия эпидермиса и уменьшение числа клеток Лангерганса и меланоцитов [22, 29, 43]. Эти изменения приводят к снижению иммунной функции и поседению волос. В процессе старения дерма становится тоньше, а ее структура - более бесклеточной и бессосудистой. Наблюдаются значительные дегенеративные изменения в эластине [28]. Появляется большое количество поперечных связей между коллагеновыми волокнами, и узелковые отложения становятся более плотными [16]. В процессе старения на участках кожи, защищенных от солнечной радиации, несмотря на уменьшение капиллярных петель, сосуды патологически не расширяются, а горизонтальное сосудистое сплетение почти полностью остается ненарушенным [28].
Черты фотостарения
Фотостарение кожи характеризуется разнообразными эпидермальными изменениями, начиная от доброкачественной гиперплазии (избыточного роста ткани) и заканчивая эпидермальной дис-плазией (нарушением роста ткани) и неоплизией (возникновением и развитием опухолевой ткани). Меланоцитная гиперплазия является причиной пятнистой пигментации кожи, наблюдаемой при фотостарении. Удивителен тот факт, что эластические волокна в дерме утолщаются и становятся
более многочисленными, приводя к массивному накоплению аномальных волокон [12, 51]. После длительного воздействия УФ-излучения происходит повреждение и дальнейшая деградация коллагена, вероятно, из-за протеолитических ферментов, секретируемых воспалительным инфильтратом [22], а также в результате снижения синтеза коллагена [22, 50]. Полагают, что накопление частично деградированных фрагментов коллагена в дерме уменьшает структурную целостность кожи [50]. Кроме того, большое количество продуктов деградации коллагена подавляет синтез нового коллагена, и таким образом, деградация коллагена сама по себе регулирует его синтез по принципу отрицательной обратной связи [50].
С возрастом также происходит увеличение уровня протеогликанов и глюкозоаминогликанов [42]. Общепринято, что кожа, подверженная воздействию солнечной радиации, становится более тонкой и атрофичной. И, тем не менее, процесс фотостарения характеризуется накоплением чрезмерного количества аномальной ткани вплоть до конечной стадии атрофии, которая наблюдается у людей в сильно преклонном возрасте.
Помимо этого, изучено влияние солнечной радиации на митохондрии. Показано, что в фибро-бластах дермы УФ-облучение вызывает делецию митохондриальной ДНК, приводящую к аномальному синтезу белков, дальнейшему повышению уровня активных форм кислорода и снижению способности клеток генерировать энергию [50]. Полагают, что делеция митохондриальной ДНК может служить молекулярным маркером фотоповреждения [26].
Кроме того, солнечная радиация играет важную роль в канцерогенезе кожи. Показано нарушение клеточной иммунной реактивности [37], которая может быть частично обусловлена возрастным снижением функции Г-клеток [28], а также уменьшением количества эпидермальных клеток Лангерганса [50]. Кроме того, наблюдается снижение аллергической чувствительности у пожилых людей к возможным иммуногенам в коже, подверженной УФ-облучению, по сравнению с участками кожи, защищенными от УФ-излучения [31]. Изучение возможных последствий данных изменений в иммунологическом контроле требует проведения дальнейших исследований.
Старение и окислительный стресс
Одним из основных факторов, влияющих на процесс старения кожи, является окислительный стресс. Это, так называемая, свободно радикальная теория старения, согласно которой с возрастом
происходит увеличение окислительных повреждений клеток из-за чрезмерного накопления в них активных форм кислорода, образующихся в результате аэробного метаболизма [17, 44]. Несмотря на то, что в коже существуют антиок-сидантные системы, нейтрализующие активные формы кислорода, во время старения наблюдается повышение уровня кислородсодержащих радикалов и снижение антиаксидантной активности. Это, в свою очередь, приводит к окислению собственных нуклеиновых кислот, белков, липи-дов, простагландинов и других молекул, продукты окисления которых могут служить маркерами окислительного стресса [17].
Известно, что УФ-облучение кожи способствует увеличению содержания активных форм кислорода и снижению уровня антиоксидантных ферментов. Подобные изменения наблюдаются также и при биологическом старении. В обоих случаях накопление кислородсодержащих радикалов способствует изменению структуры и функций генов и белков, что в конечном итоге приводит к повреждениям кожи [34]. Полагают, что УФ-облучение усиливает многие внутренние процессы, происходящие при биологическом старении кожи [17].
В настоящее время существует много исследований, посвященных проблемам старения кожи; совершенствуются старые и разрабатываются новые методы исследования структуры и функций кожи. Но, несмотря на многочисленные технологические и методические усовершенствования, данные, касающиеся возрастных изменений в структуре и функциях кожи, часто остаются противоречивыми и трудными для интерпретации.
Исследование механических свойств кожи
В ходе процесса старения происходит изменение строения, структурной организации, размера и, естественно, свойств кожи. Механические свойства кожи хорошо изучены не только in vitro, но и in vivo с использованием неинвазивных
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.