Rola wywoływanych promieniowaniem UV uszkodzeń DNA mitochondrialnego w starzeniu się skóry ludzkiej.

Za podstawowy czynnik odpowiedzialny za egzogenne starzenie się skóry uważa się promieniowanie ultrafioletowe. Z procesami starzenia wiążą się zmiany w funkcjonowaniu mitochondriów. Pewne uszkodzenia mitochondrialnego DNA, takie jak delecje obejmujące fragmenty o wielkości kilku tysięcy par zasad, mogą by dobrym markerem stopnia foto-uszkodzenia skóry. W niniejszej pracy przedstawiono analizę występowania i wpływu na funkcjonowanie komórek skóry dla dwóch dużych delecji w DNA mitochondrialnym (obejmującej obszar 4977 pz „powszechnej delecji” oraz delecji 3895 pz). W trakcie przeprowadzonych badań ustalono, że obie delecje są uszkodzeniem stosunkowo często obserwowanym w skórze właściwej z rejonów ciała częściej eksponowanych na promieniowanie słoneczne. „Powszechną delecję” obserwowano częściej wraz z wiekiem. Oba uszkodzenia zaobserwowano także w skórze z rejonów chronionych przed słońcem. Delecje, poza jednym przypadkiem, wykrywano jedynie w skórze właściwej i w wyprowadzonych z niej hodowlach fibroblastów, w których jednak szybko zanikały. Wykazano, że wystąpienie delecji w mtDNA fibroblastów oraz keratynocytów z linii HaCaT można zaindukować poprzez naświetlania małymi dawkami UVA, a w przypadku delecji 3895 pz także UVB. Tak zaindukowane delecje, podobnie jak w większości przypadków w skórze in vivo, obecne były jedynie w niewielkiej części cząsteczek mtDNA i nie miały wyraźnego wpływu na przeżywalność komórek, funkcjonowanie łańcucha oddechowego i poziom stresu oksydacyjnego w komórkach. Indukcja delecji w mtDNA po ekspozycji na UVA była hamowana w obecności antyoksydantów, takich jak tokoferol i L-ergotioneina. Zastosowanie wyższych (lecz wciąż sub-letalnych) dawek UVA także hamowało powstawanie badanych uszkodzeń mtDNA. Zaburzenia funkcjonalności białka hSuv3p, składnika mitochondrialnego degradosomu RNA, istotnego także w replikacji mtDNA, wpływały natomiast na szybsze pojawianie się „powszechnej delecji”. Jako, że „powszechna delecja” wydaje się uszkodzeniem łatwiejszym w indukcji, może ona znaleźć potencjalne zastosowanie w badaniach in vitro, na przykład przy poszukiwaniu nowych kosmetycznych substancji ochronnych. Zastosowanie obu delecji jako markerów diagnostycznych in vivo wydaje się jednak niepraktyczne, z uwagi na to, że występują przede wszystkim w głębszych warstwach skóry.

Ultraviolet light is considered a major factor involved in exogenic skin aging. The process of aging is associated with changes in mitochondrial function. Certain types of mitochondrial DNA damage, such as large-scale deletions several thousand base pairs in size, may be a good marker for the level of photo-damage of the skin. This work presents the analysis of the occurrence and influence on skin cell function of two large-scale deletions in mitochondrial DNA (the ‘common deletion’ encompassing 4977 bp and the second deletion of 3895 bp). During this study it was established that both deletions are relatively common in the dermis from body areas frequently exposed to sunlight. ‘Common deletion’ was observed more frequently with increasing age. Both types of damage were however observed in skin from sun-protected areas as well. With one exception, both deletions were observed only in the dermis and in fibroblast cultures derived from the dermis. However, the deletions were shown to quickly disappear in culture. It was shown that mtDNA deletions can be induced in fibroblasts or keratinocytes (HaCAT line) by repeated low doses of UVA and, in the case of the 3895 bp deletion, also UVB. Deletions induced in this way were present in low levels, similarly to most of the studied cases of in vivo skin. No definite influence of the presence of induced deletions on cell viability, oxidative chain functioning and oxidative stress was observed. The induction of mtDNA deletions by UVA was modulated in the presence of antioxidants such as tocopherol or L-ergothioneine. Higher (although still non-lethal) doses of UVA also suppressed the induction of the studied types of mtDNA damage. On the other hand, a disruption in the function of hSuv3p, a part of a mitochondrial RNA degradosome and a potentially important protein in mtDNA replication, influenced a faster induction of the ‘common deletion’. Since the ‘common deletion’ appears easier to induce it may find a potential use in in vitro studies, e.g. in the search of new cosmetic ingredients with skin protective functions. Neither of the studied deletions seems like a good choice as an in vivo diagnostic marker however, because both are mainly present in deeper skin layers.