Wprowadzenie

Komórki skóry

Skóra to zewnętrzna warstwa ciała, która obejmuje również paznokcie, włosy oraz gruczoły i nerwy na skórze. Cała warstwa działa jak fizyczna bariera - chroniąc ciało przed bakteriami, infekcjami, urazami i światłem słonecznym.

Skóra zawiera 20 typów komórek, które przyczyniają się do jej funkcjonowania i stratyfikacji. Naskórek jest najbardziej zewnętrzną warstwą skóry i składa się z 5 podwarstw: stratum basale, spinosum, granulosum, lucidum i corneum. Komórki macierzyste keratynocytów w warstwie podstawnej ulegają samoodnowie i różnicują się w górę, tworząc górną warstwę rogową, w której martwe komórki są stale usuwane.

Błona podstawna oddziela naskórek od leżącej pod nim skóry właściwej. Skóra właściwa jest zaopatrywana przez sieć naczyń krwionośnych, zakończeń nerwowych i jest domem dla przydatków, takich jak gruczoły łojowe, gruczoły potowe, nerwy czuciowe i mieszki włosowe. Fibroblasty są głównym typem komórek w skórze właściwej i są odpowiedzialne za produkcję składników macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM), które zapewniają integralność strukturalną, elastyczność i sprężystość skóry.

Starzenie się skóry

Starzenie się skóry charakteryzuje się wolniejszą regeneracją i ostateczną utratą struktury i funkcjonalności skóry. Starzenie się skóry wiąże się z upośledzoną rolą ochronną, w szczególności upośledzonym gojeniem się ran i funkcją bariery. (Dowiedz się więcej o Geneo Revive Facial na zmarszczki).

Zwiększony stan zapalny, zaburzenia homeostazy wodnej i termicznej prowadzą do zmniejszenia elastyczności, nawodnienia, zmian strukturalnych i podatności na różne zaburzenia skórne.

Starzenie się skóry można przypisać związanym z wiekiem czynnikom wewnętrznym (chronostarzenie) i przyczynom zewnętrznym. Wewnętrzne starzenie objawia się zmniejszoną zdolnością proliferacyjną komórek macierzystych naskórka (keratynocytów) i objawia się drobnymi zmarszczkami, suchą skórą, zmienioną pigmentacją i utratą elastyczności. Czynniki zewnętrzne, w tym przewlekła ekspozycja na promieniowanie ultrafioletowe (fotostarzenie) lub stres oksydacyjny spowodowany zanieczyszczeniem środowiska, prowadzą do zmniejszenia syntezy kolagenu i dezorganizacji skórnego ECM. Skóra staje się szorstka i sucha, z głębokimi zmarszczkami, widocznymi naczyniami krwionośnymi i plamami pigmentacyjnymi.

Starzenie się i starzenie się komórek

Aby wytrzymać te procesy, skóra nieustannie pozbywa się komórek powierzchniowych, a następnie zastępuje je młodszymi komórkami generowanymi w warstwie podstawnej skóry właściwej. W miarę dojrzewania przemieszczają się one przez naskórek w kierunku powierzchni skóry, gdzie tracą jądra i stają się nieaktywne i martwe. Pogrubiona warstwa takich martwych komórek jest z czasem złuszczana. Fizjologiczna rotacja komórek sprawia, że skóra staje się jędrniejsza i szybciej pozbywa się drobnych linii i zmarszczek.

Wraz z procesem starzenia, zdolność ludzkiego organizmu do usuwania zmian patologicznych ulega znacznemu zmniejszeniu. Starzejąca się skóra często zawiera komórki, które weszły w stan zwany senescencją (śpiące komórki), w którym przestają się dzielić i stają się odporne na szlaki śmierci. Komórki starzejące się mogą zmieniać komunikację między warstwami skóry i zaburzać jej homeostazę. Nagromadzenie dysfunkcyjnych, starzejących się komórek ma szkodliwy wpływ na starzejące się tkanki ze względu na ich zmniejszoną zdolność do przyczyniania się do naprawy i regeneracji tkanek.

W warunkach fizjologicznych starzejące się komórki mogą być usuwane przez układ odpornościowy, jednak wraz z wiekiem starzejące się komórki gromadzą się w tkankach, ponieważ starzejący się układ odpornościowy nie jest w stanie ich usunąć. Komórki te wydzielają zbiór czynników, które mają właściwości zapalne, degradujące białka i inne biologicznie aktywne właściwości, i mogą trwale upośledzać funkcjonowanie tkanek. Wykazano, że długotrwała akumulacja komórek starzejących się może odgrywać rolę w patofizjologii starzenia się i chorób związanych z wiekiem. Wykazano, że eliminacja komórek starzejących się opóźnia zaburzenia związane z wiekiem.

Spośród różnych starzejących się komórek skóry, fibroblasty wydają się gromadzić z wiekiem w ludzkiej skórze i zagrażać jej funkcji i integralności. Fibroblasty skórne są głównym typem komórek w skórze właściwej. Produkują one integralne składniki macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM), takie jak kolagen.

Podczas procesu starzenia się skóry ECM ulega dramatycznym zmianom strukturalnym i degradacji, powodując ścieńczenie skóry i utratę elastyczności, co ostatecznie powoduje powstawanie zmarszczek.

W normalnie funkcjonującej skórze fibroblasty są w dużej mierze rekrutowane podczas zranienia skóry i aktywnie przyczyniają się do jej naprawy i regeneracji. Odgrywają one ważną rolę, będąc "pośrednikiem" między stymulacją a wynikiem. Stymulacja pochodzi z mikrourazów różnego pochodzenia (elektrycznych, chemicznych, mechanicznych, radiacyjnych, termicznych itp.) i prowadzi do zwiększenia aktywności fibroblastów w mechanizmie gojenia się ran. W wyniku tej zwiększonej aktywności dochodzi do zwiększonej syntezy kolagenu, elastyny i składników macierzy zewnątrzkomórkowej, struktury szkieletowej zapewniającej jędrność i elastyczność skóry.

Starzenie się komórek i upośledzone gojenie się ran skóry

Pojawiająca się hipoteza postuluje, że starzenie się fibroblastów jest głównym czynnikiem napędzającym proces starzenia się skóry, ponieważ uwalnianie SASP wzrasta, a proliferacja komórek zostaje nieodwracalnie zatrzymana [Wlascheck 2021].

Mechanizm gojenia się ran w skórze (Xu 2021)

Podczas procesu gojenia się ran skóry, fibroblasty, komórki nabłonkowe i komórki śródbłonka są aktywnie zaangażowane w produkcję macierzy pozakomórkowej (ECM) [14], ponowną epitelializację [3,15] i angiogenezę

W normalnej tkance ludzkiej fibroblasty przyczyniają się do homeostazy tkanek poprzez regulację obrotu macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM). Gdy tkanka jest uszkodzona, fibroblasty namnażają się, a czynniki wzrostu wzrastają.

Wpływ ciężkich warunków na skórę (napromieniowanie, niskie temperatury atmosferyczne) nie powoduje śmierci komórek skóry, ale indukuje szybkie i trwałe zatrzymanie cyklu komórkowego w fibroblastach skóry i może doprowadzić do ich starzenia się [Bourdens 2019].

Elektryczna aktywacja skóry (ESA)

Technologia ESA wykorzystuje prąd stały (DC), który jest aplikowany na skórę podczas zabiegu. Prąd stały to jednokierunkowy przepływ ładunku elektrycznego w stałym kierunku, co odróżnia go od prądu zmiennego (AC).

Celem leczenia ESA jest odmłodzenie starzejącej się skóry poprzez aktywację naturalnych mechanizmów gojenia tkanek i ponowną aktywację starzejących się fibroblastów skórnych.

Stymulacja elektryczna i gojenie się ran

Stymulacja elektryczna (ES) jest od dawna stosowana jako skuteczne podejście do modulowania zachowań komórkowych w warunkach zmniejszonej proliferacji starzejącej się skóry. Stymulacja elektryczna ma oczywisty wpływ na regulację i promowanie gojenia się uszkodzeń skóry związanych z wiekiem.

Ponieważ cierpi ona z powodu różnych wewnętrznych i zewnętrznych czynników uszkadzających, naturalny mechanizm gojenia się ran pogarsza się wraz z wiekiem. Uważa się, że zewnętrzny prąd elektryczny przyłożony do skóry naśladuje naturalną bioelektryczność organizmu oraz ponownie uruchamia i stymuluje endogenne pola elektryczne, a tym samym promuje gojenie się ran. Ustalono, że tempo gojenia jest ściśle skorelowane z prądem elektrycznym generowanym w miejscu zranienia. Badania wykazały, że ES promuje wzrost fibroblastów skóry, zwiększa migrację komórek w kierunku uszkodzonego obszaru i zwiększa produkcję różnych czynników wzrostu (FGF-1 i FGF-2). [W badaniach in vitro i in vivo wykazano, że ES zwiększa aktywność komórkową, taką jak synteza kolagenu i ATP, zwiększa perfuzję tkanek, zmniejsza obrzęk i promuje angiogenezę. [Co więcej, przedkliniczne eksperymenty naukowe wykazały, że zmodyfikowane zachowania komórkowe utrzymywały się do 3 dni po początkowej stymulacji elektrycznej.

Stymulacja elektryczna i starzenie się komórek

Eliminacja komórek starzenia i ich toksyn SASP zapobiega związanemu z wiekiem pogorszeniu stanu zdrowia skóry. Chociaż złuszczanie, peeling, ścieranie lub inne metody fizyczne są stosowane do usuwania starzejących się komórek z powierzchni skóry, nie można ich zastosować do komórek w skórze właściwej. Te "uśpione" komórki nagromadzone wraz ze starzeniem się można ponownie aktywować, stosując stały prąd elektryczny. W badaniu Li [2021] wykazano, że pole elektryczne odwraca starzenie się komórek macierzystych i wpływa na proliferację i regenerację komórek.

Notatki do domu

Starzejąca się skóra stopniowo traci swoją funkcjonalność i wsparcie strukturalne z powodu czynników wewnętrznych i zewnętrznych
Związany z wiekiem spadek ECM przyczynia się do obecności komórek skóry bez aktywności i generowania toksycznych materiałów (komórki śpiące lub komórki starzejące się).
Pojawiająca się hipoteza postuluje, że starzenie się fibroblastów jest głównym czynnikiem napędzającym proces starzenia się skóry, ponieważ uwalnianie SASP wzrasta, a proliferacja komórek zostaje nieodwracalnie zatrzymana [Wlascheck 2021].
Fibroblasty są głównym typem komórek tworzących warstwę skóry właściwej. Produkują one integralne składniki macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM), takie jak kolagen [5].
Podczas procesu starzenia się skóry, ECM ulega dramatycznym zmianom strukturalnym i degradacji, co skutkuje starzeniem się fenotypów ścieńczenia skóry i utraty elastyczności, które ostatecznie powodują powstawanie zmarszczek [6]. (patrz: zabiegi redukcji zmarszczek)
Trwałe starzenie się lub starzenie się skóry może być indukowane w niereplikujących się (starzejących się) fibroblastach zarówno przez wewnętrzne, jak i zewnętrzne czynniki stresogenne
Stymulacja elektryczna zwiększa migrację i biosyntezę fibroblastów skóry i zapewnia potencjalne mechanizmy, dzięki którym pole elektryczne może być wykorzystywane do poprawy gojenia się i naprawy tkanek [Chao 2007].
Pole elektryczne wydaje się odgrywać ważną rolę w kontrolowaniu aktywności fibroblastów w procesie gojenia się ran.
Stymulacja elektryczna ma korzystny wpływ na gojenie się ran.
Rouabha i wsp. [2013] wykazali, że ekspozycja na stymulację elektryczną promuje wzrost fibroblastów skóry i zwiększa wydzielanie czynników wzrostu, kieruje migracją fibroblastów i zwiększa szybkość migracji, promując w ten sposób gojenie się ran.
Badania wykazały, że zastosowane EF stymulują proliferację i różnicowanie komórek, a także syntezę czynników wzrostu i białek macierzy
Migracja komórek odgrywa ważną rolę w gojeniu się ran.

Ilustracje

Starzenie się komórek. Długość życia organizmu jest kontrolowana przez wewnętrzne i zewnętrzne czynniki indukujące starzenie się, a tym samym zatrzymanie proliferacji. W tekście wymieniono czynniki molekularne i fizjologiczne, które mogą prowadzić do: zaniku telomerów, aneuploidii, odpowiedzi DDR, modulacji epigenetycznych i dysfunkcji mitochondriów; są to przyczyny starzenia objawiające się albo utratą proliferacji komórkowej i pojawieniem się fenotypu wydzielniczego związanego ze starzeniem (SASP) w dzielących się komórkach, albo po prostu SASP w komórkach nie dzielących się. [Bhatia-Ney 2016 Starzenie się komórek jako związek przyczynowy starzenia się].

**Uszkodzenie prowadzi do związku przyczynowego prowadzącego do skutków.**

Rysunek 06. **Uszkodzenie prowadzi do związku przyczynowego prowadzącego do skutków.**
U różnych gatunków przyczyny starzenia się komórek mogą być podobne, ale mieć różną skalę. Na przykład u myszy **(A)** uszkodzenie DNA/aktywacja supresora nowotworu może być głównym czynnikiem, podczas gdy u ludzi **(B)** erozja telomerów może mieć większy wpływ, ponieważ ludzie mają znacznie krótsze telomery niż myszy. U obu gatunków narosłe i nienaprawione uszkodzenia genomu komórkowego, epigenomu i organelli (przyczyny) ostatecznie objawiają się w widocznym fenotypie, widocznym jako starzejące się cechy organizmu, takie jak dysfunkcja narządów, utrata integralności strukturalnej oraz zmiany fizjologiczne i anatomiczne (skutek). Łącznikiem między przyczyną a skutkiem, *węzłem przyczynowym*, jest starzenie się komórek. Ponadto wykazano, że u myszy samo blokowanie podziału komórek, przy braku jakichkolwiek uszkodzeń molekularnych, może wywołać przedwczesne starzenie się podobne do Progerii. [Bhaty-Ddey 2016].
Dowiedz się więcej o tym, jak leczyć uszkodzenia skóry za pomocą technologii Oxygeneo.

Referencje

1. Chao PH, Lu HH, Hung CT, Nicoll SB, Bulinski JC. Effects of applied DC electric field on ligament fibroblast migration and wound healing. Connect Tissue Res. 2007;48(4):188-197.

2. Jennings J, Chen D, Feldman D. Odpowiedź transkrypcyjna fibroblastów skóry w polach elektrycznych prądu stałego. Bioelectromagnetics. 2008;29(5):394-405.

3. Galan, Edgar & Bayat, Ardeshir. (2018). Efekty stymulacji elektrycznej prądem zmiennym w ludzkich fibroblastach skóry. MACE PGR Conference University of Manchester, Wielka Brytania, 26 marca 2018 r.

4. Lee YI, Choi S, Roh WS, Lee JH, Kim TG. Starzenie się komórek i stany zapalne w mikrośrodowisku skóry. Int J Mol Sci. 2021;22(8):3849.

5. Campisi J. Rola starzenia komórkowego w starzeniu się skóry. J Investig Dermatol Symp Proc. 1998;3(1):1-5.

6. Bhatia-Ney 2016 Senescencja komórkowa jako związek przyczynowy starzenia się

7. Ho CY, Dreesen O. Oblicza starzenia komórkowego w starzeniu się skóry. Mech Ageing Dev.021;198:111525.

8. Bourdens M, Jeanson Y, Taurand M, Juin N, Carrière A, Clément F, Casteilla L, Bulteau AL, Planat-Bénard V. Krótka ekspozycja na zimną plazmę atmosferyczną indukuje starzenie się fibroblastów ludzkiej skóry i komórek zrębu mezenchymalnego tkanki tłuszczowej. Sci Rep. 2019 Jun 17; 9 (1): 8671.

9. McCart EA, Thangapazham RL, Lombardini ED, Mog SR, Panganiban RAM, Dickson KM, Mansur RA, Nagy V, Kim SY, Selwyn R, Landauer MR, Darling TN, Day RM. Przyspieszone starzenie się skóry w mysim modelu urazu wielonarządowego wywołanego promieniowaniem. J Radiat Res. 2017 Sep 1;58(5):636-646.

10. Li G, Zhu Q, Wang B, et al. Rejuvenation of Senescent Bone Marrow Mesenchymal Stromal Cells by Pulsed Triboelectric Stimulation. Adv Sci (Weinh). 2021;8(18):e2100964.

11. Galan, Edgar & Bayat, Ardeshir. (2018). Efekty stymulacji elektrycznej prądem zmiennym w ludzkich fibroblastach skóry. MACE PGR Conference University of Manchester, Wielka Brytania, 26 marca 2018 r.

12. Ho CY, Dreesen O. Oblicza starzenia komórkowego w starzeniu się skóry. Mech Ageing Dev. 2021;198:111525.

13. Wlaschek, M.; Maity, P.; Makrantonaki, E.; Scharffetter-Kochanek, K. Connective tissue and fibroblast senescence in skin aging. J. Investig. Dermatol. 2021, 141, 985-992.

14. Chao PH, Lu HH, Hung CT, Nicoll SB, Bulinski JC. Effects of applied DC electric field on ligament fibroblast migration and wound healing. Connect Tissue Res. 2007;48(4):188-197.

15.

16. Jennings J, Chen D, Feldman D. Odpowiedź transkrypcyjna fibroblastów skóry w polach elektrycznych prądu stałego. Bioelectromagnetics. 2008;29(5):394-405.

17. Rouabhia M, Park H, Meng S, Derbali H, Zhang Z. Stymulacja elektryczna promuje gojenie się ran poprzez zwiększenie aktywności fibroblastów skóry i promowanie transdyferencjacji miofibroblastów. PLoS One. 2013;8(8):e71660.