Введение

Клетки кожи

Кожа — это внешний слой тела, к которому также относятся ногти, волосы, а также железы и нервы, расположенные на коже. Весь этот слой выполняет функцию физического барьера, защищая организм от бактерий, инфекций, травм и солнечного света.

Кожа состоит из 20 типов клеток, которые обеспечивают её функции и многослойную структуру. Эпидермис — это самый внешний слой кожи, состоящий из пяти подслоёв: базального, шиповидного, зернистого, прозрачного и рогового. Стволовые клетки кератиноцитов в базальном слое самообновляются и дифференцируются вверх, образуя верхний роговой слой, из которого постоянно отшелушиваются отмершие клетки.

Базальная мембрана отделяет эпидермис от расположенной под ним дермы. Дерма снабжена сетью кровеносных сосудов и нервных окончаний и содержит такие придатки, как сальные железы, потовые железы, сенсорные нервы и волосяные фолликулы. Фибробласты являются основным типом клеток дермы и отвечают за выработку компонентов внеклеточного матрикса (ВКМ), которые обеспечивают структурную целостность, гибкость и эластичность кожи.

Старение кожи

Старение кожи характеризуется замедлением процессов регенерации и, в конечном итоге, утратой структуры и функциональности кожи. Старение кожи сопровождается ослаблением защитных функций, в частности, нарушением заживления ран и барьерной функции. (Узнайте больше о процедуре Geneo Revive Facial для борьбы с морщинами).

Усиление воспалительного процесса и нарушение водного и теплового гомеостаза приводят к снижению эластичности и уровня увлажненности кожи, а также к структурным изменениям и повышенной подверженности различным кожным заболеваниям.

Старение кожи можно объяснить как внутренними факторами, связанными с возрастом (хроностарение), так и внешними причинами. Внутреннее старение сопровождается снижением пролиферативной способности стволовых клеток эпидермиса (кератиноцитов) и проявляется в виде мелких морщин, сухости кожи, нарушений пигментации и потери эластичности. Внешние факторы, включая хроническое воздействие ультрафиолетового излучения (фотостарение) или окислительный стресс, вызванный загрязнением окружающей среды, приводят к снижению синтеза коллагена и дезорганизации внеклеточного матрикса дермы. Кожа становится шероховатой и сухой, на ней появляются глубокие морщины, проступают кровеносные сосуды и пигментные пятна.

Старение клеток и сенесценция

Чтобы противостоять этим процессам, кожа осуществляет непрерывное отшелушивание поверхностных клеток и их последующую замену более молодыми клетками, образующимися в базальном слое дермы. По мере созревания они продвигаются через эпидермис к поверхности кожи, где теряют ядра, становятся неактивными и отмирают. Утолщённый слой таких отмерших клеток со временем отшелушивается. Физиологическая обновление клеток делает кожу более упругой и способствует более быстрому исчезновению мелких морщин и складок.

По мере старения способность организма человека устранять патологические изменения значительно снижается. В стареющей коже часто встречаются клетки, перешедшие в состояние, называемое сенесценцией («спящие» клетки), при котором они прекращают делиться и становятся устойчивыми к механизмам, вызывающим гибель клеток. Сенесцентные клетки могут нарушать взаимодействие между слоями кожи и нарушать гомеостаз кожи. Накопление дисфункциональных сенильных клеток оказывает вредное воздействие на стареющие ткани из-за снижения их способности участвовать в восстановлении и регенерации тканей.

В физиологических условиях стареющие клетки могут удаляться иммунной системой, однако с возрастом они накапливаются в тканях, поскольку стареющая иммунная система не способна их удалять. Эти клетки выделяют комплекс факторов, обладающих воспалительными, белкоразрушающими и другими биологически активными свойствами, и могут нанести необратимый ущерб функциям тканей. Было показано, что длительное накопление стареющих клеток потенциально играет роль в патофизиологии старения и возрастных заболеваний. Было доказано, что удаление стареющих клеток задерживает развитие возрастных нарушений.

Среди различных стареющих клеток кожи фибробласты, по-видимому, с возрастом накапливаются в коже человека и нарушают её функции и целостность. Дермальные фибробласты являются основным типом клеток дермы. Они продуцируют важнейшие компоненты внеклеточного матрикса (ВКМ), такие как коллаген.

В процессе старения кожи внеклеточный матрикс (ВКМ) подвергается значительным структурным изменениям и деградации, что приводит к истончению дермы и потере эластичности, которые в конечном итоге вызывают образование морщин.

В нормально функционирующей коже фибробласты в значительной степени мобилизуются при повреждении кожи и активно способствуют её восстановлению и регенерации. Они играют важную роль «посредника» между стимулом и конечным результатом. Стимул возникает в результате микротравм различного происхождения (электрических, химических, механических, радиационных, термических и т. д.) и приводит к усилению активности фибробластов в механизме заживления ран. В результате этой повышенной активности усиливается синтез коллагена, эластина и компонентов внеклеточного матрикса — каркасной структуры, обеспечивающей упругость и эластичность кожи.

Старение клеток и нарушение заживления ран на коже

Согласно новой гипотезе, старение фибробластов является основным фактором, определяющим процесс старения кожи, поскольку при этом увеличивается выделение сигналов, стимулирующих старение (SASP), а пролиферация клеток необратимо прекращается [Wlascheck 2021].

Механизм заживления ран в коже (Xu 2021)

В процессе заживления кожных ран фибробласты, эпителиальные клетки и эндотелиальные клетки принимают активное участие в образовании внеклеточного матрикса (ВКМ) [14], реэпителизации [3,15] и ангиогенезе

В нормальной ткани человека фибробласты способствуют поддержанию тканевого гомеостаза, регулируя обмен веществ внеклеточного матрикса (ВКМ). При повреждении ткани фибробласты пролиферируют, а уровень факторов роста повышается.

Воздействие неблагоприятных условий на кожу (облучение, низкие температуры окружающей среды) не приводит к гибели клеток кожи, но вызывает быструю и длительную остановку клеточного цикла в дермальных фибробластах и может привести к их старению [Bourdens 2019].

Электрическая активация кожи (ESA)

Технология ESA использует постоянный ток (DC), который подается на кожу во время процедуры. Постоянный ток представляет собой однонаправленное движение электрического заряда в неизменном направлении, что отличает его от переменного тока (AC).

Цель процедуры ESA заключается в омоложении стареющей кожи за счет активации естественных механизмов заживления тканей и реактивации стареющих дермальных фибробластов.

Электростимуляция и заживление ран

Электростимуляция (ЭС) уже давно используется в качестве эффективного метода для корректировки клеточных процессов в условиях сниженной пролиферации стареющей кожи. Электрическое поле оказывает заметное влияние на регуляцию и ускорение заживления возрастных повреждений кожи.

С возрастом естественный механизм заживления ран ухудшается под воздействием различных внутренних и внешних повреждающих факторов. Считается, что внешний электрический ток, воздействующий на кожу, имитирует естественную биоэлектрику организма, восстанавливает и стимулирует эндогенные электрические поля и, таким образом, способствует заживлению ран. Было установлено, что скорость заживления тесно коррелирует с электрическим током, генерируемым в области раны. Исследования показывают, что электростимуляция (ЭС) стимулирует рост фибробластов кожи, усиливает миграцию клеток к поврежденному участку и увеличивает выработку различных факторов роста (FGF-1 и FGF-2). [Galan 2018] В исследованиях in vitro и in vivo было показано, что ЭС усиливает клеточную активность, такую как синтез коллагена и АТФ, увеличивает перфузию тканей, уменьшает отек и способствует ангиогенезу. [Jennings 2008] Более того, доклинические научные эксперименты продемонстрировали, что измененное поведение клеток продолжалось до 3 дней после первоначальной электрической стимуляции.

Электростимуляция и старение клеток

Удаление стареющих клеток и их токсинов SASP предотвращает возрастное ухудшение состояния кожи. Хотя для удаления стареющих клеток с поверхности кожи используются эксфолиация, пилинг, абразивная обработка и другие физические методы, их невозможно применить к клеткам дермы. Эти «спящие» клетки, накапливающиеся с возрастом, можно реактивировать с помощью воздействия постоянного электрического тока. В исследовании Ли [2021] было продемонстрировано, что электрическое поле обращает вспять старение стволовых клеток и влияет на клеточную пролиферацию и регенерацию.

Конспект

С возрастом кожа постепенно теряет свою функциональность и структурную поддержку под воздействием внутренних и внешних факторов
Связанное с возрастом ухудшение состояния внеклеточного матрикса способствует появлению в коже неактивных клеток, вырабатывающих токсичные вещества («спящие» клетки или клетки, подвергшиеся старению)
Согласно новой гипотезе, старение фибробластов является основным фактором, определяющим процесс старения кожи, поскольку при этом увеличивается выделение сигналов, стимулирующих старение (SASP), а пролиферация клеток необратимо прекращается [Wlascheck 2021].
Фибробласты — это основной тип клеток, составляющих дермальный слой кожи. Они производят основные компоненты внеклеточного матрикса (ВКМ), такие как коллаген [5].
В процессе старения кожи внеклеточный матрикс (ВКМ) претерпевает значительные структурные изменения и деградацию, что приводит к появлению таких признаков старения, как истончение дермы и потеря эластичности, которые в конечном итоге вызывают образование морщин [6]. (см.: процедуры по уменьшению морщин)
Постоянное старение или старение кожи может быть вызвано у нереплицирующихся (стареющих) фибробластов как внутренними, так и внешними стрессовыми факторами
Электростимуляция усиливает миграцию и биосинтез дермальных фибробластов и открывает потенциальные механизмы, с помощью которых электрическое поле может использоваться для ускорения заживления и восстановления тканей. [Chao 2007]
По-видимому, электрическое поле играет важную роль в регулировании активности фибробластов в процессе заживления ран.
Электростимуляция благотворно влияет на заживление ран.
Rouabha и др. [2013] продемонстрировали, что воздействие электрической стимуляции способствует росту фибробластов кожи и усиливает секрецию факторов роста, направляет миграцию фибробластов и увеличивает скорость их миграции, тем самым способствуя заживлению ран.
Исследования показали, что применяемые ЭФ стимулируют пролиферацию и дифференцировку клеток, а также синтез факторов роста и белков матрикса
Миграция клеток играет важную роль в заживлении ран.

Иллюстрации

Клеточное старение и старение организма. Продолжительность жизни организма определяется внутренними и внешними факторами, вызывающими старение и, как следствие, остановку пролиферации. В тексте перечислены молекулярные и физиологические триггеры, которые могут привести к: укорочению теломер, анеуплоидии, реакции DDR, эпигенетическим модуляциям и митохондриальной дисфункции; этопричиныстарения, проявляющиеся либо в виде потери клеточной пролиферации и появления секреторного фенотипа, связанного со старением (SASP), в делящихся клетках, либо просто в виде SASP в неделимых клетках. [Bhatia-Ney 2016. Клеточное старение как причинно-следственная связь старения]

**Ущерб ведет к причинно-следственной связи, которая ведет к последствиям.**

Рисунок 06. **Ущерб ведет к причинно-следственной связи, которая ведет к последствиям.**
У разных видов причины клеточного старения могут быть схожими, но иметь разную степень выраженности. Например, у мышей**(A)**повреждение ДНК/активация супрессоров опухолей может быть основным фактором, тогда как у людей**(B)** эрозия теломер может оказывать большее влияние, поскольку у людей теломеры значительно короче, чем у мышей. У обоих видов накопленные и невосстановленные повреждения клеточного генома, эпигенома и органелл (причины) в конечном итоге проявляются в видимом фенотипе, выражающемся в признаках старения организма, таких как дисфункция органов, потеря структурной целостности, а также физиологические и анатомические изменения (следствие). Связью между причиной и следствием,*причинно-следственной связью*, является клеточное старение. Кроме того, было показано, что у мышей блокирование только клеточного деления, при отсутствии каких-либо молекулярных повреждений, может вызвать преждевременное старение, сходное с прогерией. [Bhaty-Ddey 2016]
Узнайте больше о том, как лечить повреждения кожи с помощью технологии Oxygeneo.

Ссылки

1. Чао П. Х., Лу Х. Х., Хун Ц. Т., Николл С. Б., Булински Дж. К. Влияние постоянного электрического поля на миграцию фибробластов связок и заживление ран.Connect Tissue Res. 2007;48(4):188-197.

2. Дженнингс Дж., Чен Д., Фельдман Д. Транскрипционная реакция дермальных фибробластов в электрических полях постоянного тока.Bioelectromagnetics. 2008;29(5):394-405.

3. Галан, Эдгар и Баят, Ардешир. (2018). Влияние электростимуляции переменным током на дермальные фибробласты человека. Конференция аспирантов MACE, Манчестерский университет, Великобритания, 26 марта 2018 г.

4. Ли И., Чой С., Ро В. С., Ли Дж. Х., Ким Т. Г. Клеточное старение и «воспалительное старение» в микроокружении кожи.Int J Mol Sci. 2021;22(8):3849.

5. Камписи Дж. Роль клеточного старения в старении кожи.J Investig Dermatol Symp Proc. 1998;3(1):1-5.

6. Bhatia-Ney 2016. Клеточное старение как причинно-следственная связь старения

7. Хо С. Й., Дрисен О. Проявления клеточного старения при старении кожи.Mech Ageing Dev. 2021;198:111525.

8. Бурден М., Жансон Ю., Тауран М., Жуэн Н., Карьер А., Клеман Ф., Кастейя Л., Бюльто А.Л., Плана-Бенар В. Кратковременное воздействие холодной атмосферной плазмы вызывает старение фибробластов кожи человека и мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани. Sci Rep. 17 июня 2019 г.; 9(1):8671.

9. Маккарт Э. А., Тангапажам Р. Л., Ломбардини Э. Д., Мог С. Р., Панганибан Р. А. М., Диксон К. М., Мансур Р. А., Наги В., Ким С. Й., Селвин Р., Ландауэр М. Р., Дарлинг Т. Н., Дэй Р. М. Ускоренное старение кожи в мышиной модели радиационно-индуцированного повреждения нескольких органов. J Radiat Res. 1 сентября 2017 г.; 58(5):636-646.

10. Ли Г., Чжу Ц., Ван Б. и др. Омоложение стареющих мезенхимальных стромальных клеток костного мозга с помощью импульсной трибоэлектрической стимуляции.Adv Sci (Weinh). 2021;8(18):e2100964.

11. Галан, Эдгар и Баят, Ардешир. (2018). Влияние электростимуляции переменным током на дермальные фибробласты человека. Конференция аспирантов MACE, Манчестерский университет, Великобритания, 26 марта 2018 г.

12. Хо С. Й., Дрисен О. Проявления клеточного старения при старении кожи.Mech Ageing Dev. 2021;198:111525.

13. Влашек, М.; Майти, П.; Макрантонаки, Э.; Шарффеттер-Коханек, К. Соединительная ткань и старение фибробластов при старении кожи.J. Investig. Dermatol.2021,141, 985–992.

14. Чао П. Х., Лу Х. Х., Хун Ц. Т., Николл С. Б., Булински Дж. К. Влияние постоянного электрического поля на миграцию фибробластов связок и заживление ран.Connect Tissue Res. 2007;48(4):188-197.

15.

16. Дженнингс Дж., Чен Д., Фельдман Д. Транскрипционная реакция дермальных фибробластов в электрических полях постоянного тока.Bioelectromagnetics. 2008;29(5):394-405.

17. Rouabhia M, Park H, Meng S, Derbali H, Zhang Z. Электростимуляция способствует заживлению ран за счет усиления активности дермальных фибробластов и стимулирования трансдифференцировки миофибробластов.PLoS One. 2013;8(8):e71660.