Предходната статия беше посветена на това какво ускорява процеса на стареене. В нея задълбочено разгледахме защо някои хора остаряват по-бързо от други; какво представляват сенилността и зомби клетките. Запознахме се с концепцията за инфламейджинг и това как възпалителните процеси в тялото, допринасят за по-бързото остаряване. Най-важното, поставихме основите на разбирането, че процесът на остаряване не е нещо, което е само генетично обусловено. Това колко бързо остаряваме, зависи от ежедневните ни избори. В днешната статия ще надградим това и ще разгледаме каква е причината косата да побелява, кожата да остарява и да се появяват бръчки. Разбира се, ще осъзнаете, че не сме безсилни жертви на времето и че макар и остаряването да е неизбежно, от нашите избори зависи колко бързо ще ни застигне.
Клетките супергерои – кои са те и защо са толкова важни?
Тук ще ви припомня, че остаряването е прогресивното намаляване на функционалния капацитет на тялото. Трите общи неща между всички остаряващи организми са: възпалителните процеси, остаряването на имунната система и сенилността (вижте предишната статия). За да разберем по-добре това, което предстои, ще ви припомня, че клетката се спряга за най-малката единица на живот. Клетките изграждат тъканите, тъканите изграждат органи, а органите системи. Системите изграждат организма. Клетките в тъканите ни произлизат от т.нар. стволови клетки, които имат способността да се специализират и превръщат в определен вид клетки (1). Можете да си представите стволовите клетки като супергерой, който може да се преобразява и превръща във всяка една друга клетка от тялото. Необходим е нужният стимул, за да стволовите клетки да придобият определена идентичност и да се превърне в мускулна клетка, нервна клетка, клетка на сърцето и т.н.
Стволовите клетки се намират в латентно състояние, докато не се появи нужда от тях. Те са един вид система за поправка на тялото и могат да се делят, след което да се превърнат в нужния тип клетка и да се притекат на помощ на дадена тъкан. Няма да задълбаваме в стволовите клетки, но за да не игнорираме някой важен факт, трябва да знаете, че стволовите клетки могат да се делят на плурипотентни стволови клетки (които могат да се превръщат във всякакви клетки) и на мултипотентни стволови клетки, които са типични за възрастните организми (не просто старите, а да ги наречем зрелите) (2).
Как стволовите клетки възстановяват повредените тъкани?
Стволовите клетки могат да имат различна „съдба“ или предназначение и едно от тях е т.нар. асиметрично делене. При този вид делене от стволовата клетка се получава една стволова клетка и една специализирана клетка. По този начин, специализираната клетка служи за възстановяване на повредената тъкан, а новата стволова клетка запълва мястото на тази, която току що е била „използвана“. Тя възстановява запаса от стволови клетки. На практика, всяка стволова клетка, при делене. ще създаде две нови – едната ще замени първоначалната стволова клетка, а другата ще се превърне в клетката, от която организмът има нужда (например мускулна клетка) и ще помогне за възстанояванатео на повредената тъкан. Стволовите клетки са важни за здравето на организма и забавят процеса на стареене, тъй като спомагат за възстановяването на повредените тъкани.
Връзките за обувки и теломерите – къде са приликите?
Тук е моментът да ви припомня за съществуването на теломерите – те са повтарящи се сегменти от некодирано ДНК. Те се намират в краищата на хромозомите. За да не ви изгубя, няма да обяснявам подробно какво са теломерите. Има едно много достъпно сравнение, което може да ни даде доста точна представа за това каква е ролята на теломерите. Представете си връзки за обувки. Знаете как краищата на връзките имат една защитна пластмасова обвивка. Нейната цел е да предпазва връзките от разплитане. Точно това са теломерите за нашите хромозоми (хромозомите носят генетичната информация). В горното сравнение хромозомите са връзките за обувки, а теломерите са пластмасовите защитни краища. За да сме здрави и да не остаряваме, трябва да предпазваме теломерите си от това да се скъсяват прекалено. Защото, ако това се случи, връзките на обувките се разплитат или с други думи, това ще повреди хромозомите.
Каква е връзката между дължината на теломерите и остаряването?
Когато теломерите станат прекалено къси, клетките спират да се делят. Сигурно си задавате въпроса, как теломерите се скъсяват. Отговорът е много прост – теломерите се скъсяват с всяко следващо делене на клетката. В предишната статия ви споделих повече за сенилността, която ограничава способността на клетките да се делят. Това означава ограничена способност на тъканите да се обновяват. Оказва се, че един от сигналите за това клетките да спрат да се делят са именно теломерите. Когато теломерите се скъсят прекалено много, това е сигнал за клетката, че трябва да спре да се дели. Това означава, че тази клетка става сенилна или зомби клетка (прочетете повече за тях в предишната статия). Ако това се случи със стволовите клетки, те стават нефункционални. Това означава, че макар и тази клетка да съществува, тя повече не може да се дели; не може да осигури специализирани клетки за възстановяването на тъканите и не може да възстанови запаса от стволови клетки. Ограничената способност за възстановяване е еквивалент на ускорена дегенерация на организма.
В предходната статия разгледахме някои от причините за сенилността, които са свързани с начина ни на живот. Възпалителните процеси в организма са нещо, което ускорява процеса на остаряване. Когато един организъм остарява, тогава клетките се делят повече (3). Звучи логично – остаряването е еквивалент на прогресивна дегенерация, което означава, че тялото се опитва да компенсира и да възстановява стареещите тъкани. Обновяването на тъканите се случва посредством деленето на клетките. От друга страна, теломерите се скъсяват с всяко следващо делене, а критично късите теломери водят до сенилност.
Знаете, че в тялото балансът се поддържа на база на опониращи си процеси. В случая със скъсяването на теломерите, което се получава при всяко делене на клетките, отново има нещо, което да противодейства, а именно теломеразата (4). Теломеразата е ензим, който може да поддържа дължината на теломерите. Скъсяването на теломерите, е контролирано от активността на теломеразата. Въпреки това, този деликатен баланс може да бъде нарушен, когато има хронична сенилност (причините за нея можете да видите в предишната статия)(5).
Как всичко това е свързано с добре познатите ни белези на остаряването – побеляването на косата и появата на бръчки?
Побеляването на косата – причини за ускоряване на процеса
Цветът на косата се дължи на меланина – пигмент, който се произвежда от т.нар. меланоцити (специализирани клетки, които произвеждат този пигмент). Космените фоликули съдържат два вида меланин: еумеланин (с черен цвят) и феомеланин (с жълто-оранжев цвят) (6). Разнообразието от цветове на косите се дължи основно на количеството и съотношението между черно-кафявия еумеланин и червено-кафеникавия феомеланин.
Растежът на косата е цикличен процес и представлява редуване на фази на регенерация и регрес (7). По-конкретно, известни са три стадия: стадий на растеж (анагенна фаза), преходен стадий (катагенна фаза), фаза на покой (телогенна фаза). Активността на меалноцитите (клетките, които произвеждат пигмента, който дава цвета на косата) също е под цикличен контрол и производството на меланин и ангаенната фаза са пряко свързани. От друга страна, в катагенната фаза, меланоцитите умират. Това означава, че косата се пигментира (оцветява) в анагенната фаза (тази на растеж), в катагенната фаза този процес се изключва (в преходната фаза), а в телогенната (тази на покой) изобщо не съществува (8).
Вече знаете, че когато има нужда от нови клетки за обновяването в организма, са необходими стволови клетки, които да се диференцират (делят) – едната клетка ще приеме нова идентичност, а другата ще възстанови запаса от стволови клетки. Посивяването и последващото побеляване на косата се дължи на загуба на меланоцитни стволови клетки, което ограничава продукцията на меланин – съответно го няма пигментът, който да бъде „инжектиран“ в косъма (9). Прогресивното побеляване е допълнено и от факта, че с напредване на възрастта, все повече космени фоликули остават за по-дълъг период във фазата на почивка – телогенната фаза.
Обобщено казано в космените фоликули има специализирани клетки – меланоцити, които произвеждат меланин – пигментът, който оцветява косата. Стволовите клетки в космения фоликул са тези, които произвеждат меланоцити. Когато теломерите на тези стволови клетки станат прекалено къси, това забавя или напълно спира способността им да се делят. На практика – стават сенилни. В резултат на това, косата побелява. Меланоцитите са чувствителни на химически стресови агенти и на ултравиолетово излъчване.
Има генетични фактори и фактори на околната среда, които оказват влияние на тези стволови клетки и на меланоцитите и вече споменатото скъсяването на теломерите. Това води до структурни промени в космените фибри, намалена продукция на меланин и по-дълга телогенна фаза на растежа на косата. Една от най-изучаваните причини за побеляването на косата е оксидативният стрес, който разгледахме тук. Оксидативният стрес може да е резултат от ултравиолетово излъчване, замърсяване, емоционални фактори и възпалителни процеси. Изследванията демонстрират, че при посивяване на косата се наблюдава оксидативен стрес и клетъчна смърт на меланоцитите (апоптоза, която разгледахме в предходната статия).
Интересни са изследванията, които показват, че при хора чиято коса побелява преждевременно, се наблюдава дефицит на витамин B12. (10) Също така, хормоните на щитовидната жлеза оказват пряко влияние върху продукцията на меланин. Изследванията показват, че проблемите с щитовидната жлеза, могат да доведат до преждевременно побеляване. Наблюдава се и значителна взаимовръзка между пушенето и побеляването на косата. Възможното е обяснение е, че пушенето увеличава оксидативния стрес в тялото, а това вреди на космените меланоцити.
Интересен факт за белите косми е, че те растат много по-бързо от космите с пигмент. Също така, се наблюдава, че белите косми са по-твърди и по-дебели от тези с пигмент (11).
Остаряването на кожата и появата на бръчки
Остаряването на кожата е сложен биологичен процес, който е комбинация от ендогенни (вътрешни) фактори – генетични, хормонални, клетъчни и метаболитни и екзогенни (външни) фактори – хронично излагане на определена светлина, замърсяване, химикали, токсини и др. (12) Сумарният ефект от действието на външните и вътрешните фактори води до структурни и физиологични промени във всеки един от слоевете на кожата (повече за тях можете да прочетете в статията за целулита). Всичко това се отразява на начина, по който изглежда кожата.
Видовете колаген и появата на бръчки
Изследванията показват, че при появата на бръчки, се наблюдава намалено количество на колаген тип 7 (Col-7) (13,14). Една от основните роли на този вид колаген е свързването на дермата и епидермиса. Намаляването на Col-7 допринася за отслабването на връзката между дермата и епидермиса, което води до появата на бръчки.
При остаряването на кожата, се наблюдава и увеличаване на съотношението между колаген тип 3 (Col-3) и колаген тип 1(Col-1) (15). Причината е намаляването на колаген тип 1, който е един от най-разпространените в човешкото тяло – около 90% от колагена в тялото е Col-1 и е разположен под повърхността на кожата – в дермата. Интересното за колаген тип 3 е, че той е вторият най-разпространен вид колаген, но също така е част от процеса и първите фази при зарастване на рани. Когато неговите нива се завишат, това сигнализира първата фаза на възпалителен отговор от тялото, в резултат на някакво нараняване. Колаген тип 3 е по-слаб от колаген тип 1. В процеса на зарастване на раните, на последната фаза на оздравяване, колаген тип 1 измества колаген тип 3. Виждате, че с остаряването на кожата, съотношението между колаген тип 3 и колаген тип 1 се увеличава. В тялото, това съотношение е сигнал за някакви възпалителни процеси. От статията за сенилността знаете, че хроничното възпаление е един от трите основни фактора на остаряването и също така е спътник на зомби клетките.
Фотостареенето
Когато става въпрос за разграничението между външни и вътрешни фактори, които допринасят за остаряване на кожата, основният външен фактор е излагането на ултравиолетова радиация. Този вид остаряване на кожата се нарича – фотостареене.
Що се отнася до вътрешните фактори, най-значими промени се наблюдават в базалния слой на епидермиса (най-вътрешният слой на най-външния слой на кожата), където се произвеждат кераноцитите – клетки, които произвеждат кератин. В процеса на остаряване се наблюдава намалено делене на клетките в този базален слой. В следствие, епидермисът става по-тънък. При остарялата кожа се наблюдава увеличение на броя на сенилните клетки, което увеличава възпалителните сигнали в тялото, но ограничава и деленето на фибробластите и кераноцитите, което пък възпрепятства обновяването на кожата. Освен това, се наблюдава дегенериране на т.нар. олигозахариди – това са единственият вид въглехидрати в тялото, който няма хранителна функция. Те имат сигнална функция и са разположени по повърхността на клетъчната мембрана. Това дегенериране на олигозахаридите влияе на способността на кожата да задържа вода. Знаете, че дехидратирането на кожата е един от проблемите, които съпътстват остаряването.
При фотостареенето се наблюдава намаляване на колаген тип 7, който както разбрахте свързва/ прикрепя дермата и епидермиса.
Нещо друго, което влияе, както на фотостареенето, така и на остаряването причинено от вътрешни фактори е оксидативният стрес. Може би, виждате, че стареенето на различни тъкани се дължи на сходни причини. Другата причина е свързана със скъсяването на теломерите. Има изследвания, които показват, че възобновяването на продукцията на ензима теломераза (този, който възстановява теломерите), е достатъчна, за да поправи дефектите в клетките, които изграждат епидермиса (16).
Когато протеините и мазнините в тялото се захаросат
Друга основна причина за стареенето на кожата са т.нар. AGEs (advanced glycation end products) или казано на български – крайни продукти на напреднала гликация (17). Това е процес, при който протеините и мазнините се свързват със захарта, в отсъствието на ензим, който да контролира реакцията. Казано на още по-достъпен български 😊 – протеините и мазнините се захаросват, което изобщо не е добре за тялото, защото възпрепятства нормалното функциониране. AGEs са биомаркер, който се свързва с процеси на стареенето и различни заболявания, сред които е диабетът.
На практика е гликацията на протеини е необратим процес (18). Затова, основната стратегия трябва да бъде превенцията и това протеините в тялото да не се захаросват. Един от основните ни инструменти е диетата ни/ начинът ни на хранене. Освен, че в днешно време диетата ни изобилства от глюкоза и фруктоза, AGEs се съдържат и в голяма част от купешките пържени и гриловани храни.
Още нещо, което допринася за гликацията на протеините е оксидативният стрес (19). Тук идва и ролята на антиоксидантите, които се стремят да възстановят баланса в тялото. Както разбрахте от статията за най-ефективният детокс на тялото, свободните радикали не могат да се елиминират напълно, защото те са естествен продукт на метаболизма. Важно е да има баланс между свободните радикали и антиоксидантите.
Последно, но не и по важност, остаряването на кожата се свързва и с намалената продукция на някои хормони, сред които – хормонът на растежа (вижте повече за него в тази статия и как той се свързва със забързването на метаболизма), IGF-1 (инсулиноподобен фактор на растежа), продукцията не малатонин вечер, хормоните на щитовидната жлеза, DHEA и др. (20, 21) Хормонът на растежа и IGF-1 са два хормона, които се влияят от тренировките и по-специално от тренировките с тежести. Ето защо, тренировките са изключително важна част, когато става въпрос да забавим процеса на остаряване. Забавянето на процеса на стареене не е свързано само със суета. Остаряването е прогресивното намаляване на функционалния капацитет на тялото. Да забавим остаряването, означава да бъдем по-здрави и по-енергични за по-дълго време.
Използвана литература:
1. Ul Hassan A, Hassan G, Rasool Z. Role of stem cells in treatment of neurological disorder. Int J Health Sci (Qassim). 2009;3(2):227-233.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3068820/
2.Biehl JK, Russell B. Introduction to stem cell therapy. J Cardiovasc Nurs. 2009;24(2):98-105. doi:10.1097/JCN.0b013e318197a6a5
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4104807/
3.McHugh D, Gil J. Senescence and aging: Causes, consequences, and therapeutic avenues. J Cell Biol. 2018;217(1):65-77. doi:10.1083/jcb.201708092
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5748990/
4.Hornsby, Peter J. “Telomerase and the aging process.” Experimental gerontology vol. 42,7 (2007): 575-81. doi:10.1016/j.exger.2007.03.007
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1933587/
5.Cong YS, Wright WE, Shay JW. Human telomerase and its regulation. Microbiol Mol Biol Rev. 2002;66(3):407-425. doi:10.1128/MMBR.66.3.407-425.2002
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC120798/
6.Kumar AB, Shamim H, Nagaraju U. Premature Graying of Hair: Review with Updates. Int J Trichology. 2018;10(5):198-203. doi:10.4103/ijt.ijt_47_18
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6290285/
7.Steingrímsson E, Copeland NG, Jenkins NA. Melanocyte stem cell maintenance and hair graying. Cell. 2005 Apr 8;121(1):9-12. doi: 10.1016/j.cell.2005.03.021. PMID: 15820674.
https://www.cell.com/fulltext/S0092-8674(05)00293-X
8.Endou M, Aoki H, Kobayashi T, Kunisada T. Prevention of hair graying by factors that promote the growth and differentiation of melanocytes. J Dermatol. 2014 Aug;41(8):716-23. doi: 10.1111/1346-8138.12570. PMID: 25099157.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25099157/
9.Pandhi D, Khanna D. Premature graying of hair. Indian J Dermatol Venereol Leprol. 2013 Sep-Oct;79(5):641-53. doi: 10.4103/0378-6323.116733. PMID: 23974581.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23974581/
10.Kumar AB, Shamim H, Nagaraju U. Premature Graying of Hair: Review with Updates. Int J Trichology. 2018;10(5):198-203. doi:10.4103/ijt.ijt_47_18
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6290285/
11.Jo SK, Lee JY, Lee Y, Kim CD, Lee JH, Lee YH. Three Streams for the Mechanism of Hair Graying. Ann Dermatol. 2018;30(4):397-401. doi:10.5021/ad.2018.30.4.397
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6029974/
12.Ganceviciene R, Liakou AI, Theodoridis A, Makrantonaki E, Zouboulis CC. Skin anti-aging strategies. Dermatoendocrinol. 2012;4(3):308-319. doi:10.4161/derm.22804
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3583892/
13.Ricard-Blum S. The collagen family. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011;3(1):a004978. Published 2011 Jan 1. doi:10.1101/cshperspect.a004978
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3003457/
14.Ganceviciene R, Liakou AI, Theodoridis A, Makrantonaki E, Zouboulis CC. Skin anti-aging strategies. Dermatoendocrinol. 2012;4(3):308-319. doi:10.4161/derm.22804
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3583892/
15.Leila Risteli, Marja-Kaisa Koivula, Juha Risteli, Chapter Three – Procollagen Assays in Cancer, Gregory S. Makowski, Advances in Clinical Chemistry, Elsevier, Volume 66, 2014, Pages 79-100, ISSN 0065-2423, ISBN 9780128014011.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780128014011000037
16.Siegl-Cachedenier I, Flores I, Klatt P, Blasco MA. Telomerase reverses epidermal hair follicle stem cell defects and loss of long-term survival associated with critically short telomeres. J Cell Biol. 2007;179(2):277-290. doi:10.1083/jcb.200704141
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2064764/
17.Gkogkolou P, Böhm M. Advanced glycation end products: Key players in skin aging?. Dermatoendocrinol. 2012;4(3):259-270. doi:10.4161/derm.22028
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3583887/
18.Zhang S, Duan E. Fighting against Skin Aging: The Way from Bench to Bedside. Cell Transplant. 2018;27(5):729-738. doi:10.1177/0963689717725755
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6047276/
19.Chaudhary M, Khan A, Gupta M. Skin Ageing: Pathophysiology and Current Market Treatment Approaches. Curr Aging Sci. 2020;13(1):22-30. doi:10.2174/1567205016666190809161115
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7403684/
20.Chaudhary M, Khan A, Gupta M. Skin Ageing: Pathophysiology and Current Market Treatment Approaches. Curr Aging Sci. 2020;13(1):22-30. doi:10.2174/1567205016666190809161115
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7403684/
21.Schagen, Silke K et al. “Discovering the link between nutrition and skin aging.” Dermato-endocrinology vol. 4,3 (2012): 298-307. doi:10.4161/derm.22876
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3583891/
