Гемоглобин наиболее известен тем, что связывается с кислородом в крови и переносит его из легких в ткани. Однако новое исследование показало, что у гемоглобина есть и другая роль: защита нашей кожи от повреждений.
Ученые из Японии стремились увидеть, как эпидермис, самый внешний слой кожи, защищает нас от воздействия окружающей среды, таких как ультрафиолетовое излучение, поэтому они изучили, что происходит в коже на молекулярном уровне.
Эпидермис состоит из ороговевшего многослойного плоского эпителия, который в основном состоит из кератиноцитов. Эпидермальные кератиноциты происходят из самого глубокого слоя кожи (базального слоя), дифференцируются и движутся вверх, образуя несколько слоев. Экспрессия различных генов, выполняющих защитные барьерные функции, была выявлена в кератиноцитах на этапе их дифференцировки, при таких заболеваниях, как атопический дерматит, возникающих из-за генетических вариантов.
Чтобы определить неопознанные молекулы, участвующие в барьерном механизме кожи, ученые проанализировали высокоэкспрессируемые гены во всем эпидермисе и верхнем слое кожи здорового человека, взятые с бедра и предплечья трех человек. Они обнаружили, что гены, ответственные за выработку гемоглобина, были высокоактивны в верхней части эпидермиса. Чтобы подтвердить выводы, ученые использовали иммуноокрашивание для визуализации присутствия альфа-белка гемоглобина в кератиноцитах верхнего слоя эпидермиса.
Ученые облучали кожу уф-излучением UVA (длина волны 400-315 нм) и UVB (315-280 нм) по отдельности и обнаружили, что UVA, но не UVB, индуцирует экспрессию генов HBA1/2, кодирующих белок альфа-глобин в эпидермальных кератиноцитах. Облучение ультрафиолетовыми лучами является основным фактором повреждения кератиноцитов, опосредуемого активными формами кислорода (АФК). Уровни внутриклеточных АФК значительно увеличились в кератиноцитах, нокаутированных HBA, по сравнению с контрольной группой, что позволяет предположить, что экспрессия HBA индуцируется для подавления генерации АФК, индуцируемой UVA, в эпидермальных кератиноцитах.
Митохондрии — производители энергии в клетках, — особенно чувствительны к избыточному количеству АФК, генерируемых УФ-излучением, а вызванная УФ-излучением дисфункция митохондрий напрямую способствует повреждению кожи, также называемому фотостарением.
Исследование показало, что уровень эпидермального гемоглобина повышается в результате окислительного стресса и блокирует выработку активных форм кислорода в клеточных культурах кератиноцитов человека. Результаты показывают, что альфа-гемоглобин защищает кератиноциты от окислительного стресса, вызванного внешними или внутренними источниками, такими как ультрафиолетовое излучение и нарушение функции митохондрий соответственно. Таким образом, экспрессия гемоглобина кератиноцитами представляет собой эндогенный защитный механизм против старения кожи и рака кожи.
Источник: Journal of Investigative Dermatology
