שיבוש המקצבים הביולוגיים מוביל להזדקנות מוקדמת של העור

מדענים חקרו את תפקידם של מקצבים ביולוגיים יומיומיים (מקצבים צירקדיים) ביכולת ההתחדשות של תאי גזע של העור. שיבוש מקצבים אלה מוביל להזדקנות מוקדמת של רקמות ולסיכון מוגבר לפתח גידולי עור, כולל סרטן.

מדענים מהמרכז לוויסות גנומי ערכו מחקר שיפורסם בכתב העת Nature. המחקר מתאר את תפקידם של מקצבי היממה, או שעונים ביולוגיים פנימיים, על הפעילות האנושית לאורך היום, כמו גם את השפעתם על תפקודם של תאי גזע העור האחראים על התחדשות העור היומית.

תאי גזע אחראים על חידוש מתמיד של היסודות התאיים של העור, ומחליפים את אלו שכבר מיצו את יכולותיהם התפקודיות כתוצאה מפעילות חיים. תפקוד תקין של תאי גזע חשוב מאוד לשמירה על מצב תקין של רקמות לאורך כל מחזור החיים של הגוף. במהלך היום, העור חשוף לחומרים מזיקים שונים, כגון אור אולטרה סגול במהלך היום, ופתוגנים כגון חיידקים ווירוסים. תפקידו העיקרי של העור הוא להגן על הגוף מפני פתוגנים פוטנציאליים אלה, ולפעול כמעין מחסום, המפריד בין גופנו לעולם החיצון.

המדענים שהשתתפו במחקר גילו כי פעילותם של תאי גזע העור מווסתת על ידי שעון ביולוגי פנימי, וכי תפקודו הנכון של שעון זה חיוני לשמירה על הרקמה במצב בריא. שעון זה מווסת את פעילותם של תאי גזע באופן כזה, למשל, במהלך חשיפה לאור בשיא, התאים מסוגלים להגן על עצמם מפני קרינה מזיקה, בעוד שבערב ובלילה הם מתחלקים ומשקמים רקמות, ומחליפים תאים פגומים בתאים בריאים. לפיכך, השעון הביולוגי מאפשר לתאי גזע להתחלק בזמן שהעור אינו חשוף עוד לגורמים חיצוניים מזיקים אפשריים ואינו הופך לפגיע כל כך כתוצאה מהצטברות מוטציות ב-DNA, מה שעלול להוביל לאובדן יכולת התחדשות או לסיכון מוגבר להתפתחות גידול.

"השעון הביולוגי שולט במדויק בהתנהגות הזמנית של תאי גזע, כך שהמערכת מסתגלת לצורכי הרקמות בהתאם לשעה ביום. אם בקרה זו מופרעת, תאי גזע מתחילים לצבור DNA פגום, והסבירות להזדקנות תאים ולהתפתחות גידולי עור עולה משמעותית", אומר סלבדור אזנר בניטה, מתאם המחקר.

הגנים BMAL1 ו-period1/2 אחראים על שליטה בקצב זה, ויסות הפעילות התאית במהלך שלבי ההתחדשות והמנוחה. על ידי מניפולציה גנטית של שני הגנים, מדענים הוכיחו כי שיבוש של מקצבים ביולוגיים בתאי עור מוביל לכך שתאי גזע אינם יודעים איזו פונקציה לבצע, וכתוצאה מכך - הזדקנות תאית מוקדמת והצטברות של DNA מוטנטי.

מקצבים צירקדיים מארגנים את כל התפקודים הביולוגיים שלנו לפי מחזורים טבעיים של אור וחושך. תוצאות המחקר הראו שגם התחדשות העור, המונעת הזדקנות והתפתחות סרטן העור, כפופה למקצבים אלה. ככל שאנו מתבגרים, מקצבים ביולוגיים אלה נוטים להתפרק. מדענים מאמינים כי התמוטטויות אלה עלולות בסופו של דבר להוביל לשיבושים בפוטנציאל ההתחדשות של הרקמות שלנו ולהתפתחות גידולים.

בעתיד, המדענים רוצים לערוך מחקרים נוספים כדי להבין מדוע השעון הביולוגי משתבש עם הגיל, והאם ניתן לפתח שיטות לשיקום המקצבים היומיים כדי להאט את תהליך ניוון הרקמות ולהפחית את הסיכון להתפתחות גידולים.