Wolne rodniki w procesach starzenia się skóry

Zdjęcie: Wolne rodniki w procesach starzenia się skóry

Pod tajemniczą nazwą „wolne rodniki” kryje się najważniejsza przyczyna przyspieszonego procesu starzenia się skóry i całego organizmu. Dowiedz się więcej!

Przyczyny i objawy procesu starzenia się

Każdy organizm i każda tkanka się starzeje. Naturalny proces starzenia wewnątrzpochodnego (endogennego) to efekt pojawiającej się z wiekiem przewagi procesów destrukcji nad regeneracją organizmu. Wpływ na te procesy mamy ograniczony. Starzenie się w znacznej mierze zależy od genów i od predyspozycji.

Jednak za przyspieszenie procesów destrukcji organizmu jest też odpowiedzialne starzenie zewnątrzpochodne (egzogenne). Uszkodzeniu ulegają tkanki, enzymy, układy regenerujące organizm i materiał genetyczny. Pojawiają się także mutacje. W skórze objawia się to zmniejszeniem całkowitej grubości naskórka przy jednoczesnym pogrubieniu jego warstwy rogowej. Dochodzi do uszkodzenia struktur kolagenu i elastyny. Pojawiają się również przebarwienia i teleangiektazje. Skóra staje się szara i sucha, ma niejednorodny koloryt, zmniejsza się jej elastyczność. Tworzą się zmarszczki.

Starzenie egzogenne powodują czynniki środowiskowe, a wśród nich – wolne rodniki.

Czym są wolne rodniki?

Wolne rodniki to reaktywne, niestabilne cząsteczki – m.in. tlenu. Ich obecność w organizmie jest niezbędna, ponieważ uczestniczą w wielu procesach biologicznych. Niekorzystny jest natomiast nadmiar wolnych rodników. W dążeniu do równowagi wolne rodniki rozbijają inne cząsteczki i tym samym rozpoczynają proces niszczenia całych tkanek. Temu szkodliwemu wpływowi ulega także skóra.

Za powstawanie wolnych rodników odpowiada głównie promieniowanie UV, ale również inne czynniki fizyczne i chemiczne – na przykład palenie tytoniu.

Powstawanie wolnych rodników pod wpływem UV

Promieniowanie ultrafioletowe niesie ze sobą energię i wpływa na funkcjonowanie organizmów. Rodzaj tego wpływu i sposoby oddziaływań na tkankę są silnie związane z energią promieniowania. Energia ta jest tym większa, im krótsza jest długość fali elektromagnetycznej (im większa jest częstotliwość fali).

Światło widzialne (400–800 nm) aktywizuje wiele procesów niezbędnych dla życia. Promieniowania UVA i UVB (280–400 nm) mogą powodować niekorzystne zmiany w strukturach biologicznych. Z kolei promieniowanie UVC (100–280 nm) niszczy białka i kwasy nukleinowe.

Promieniowanie może się odbić od materii, rozproszyć się, ale też ulec pochłonięciu (absorpcji) i oddziaływać na tkankę. Mechanizmy tego działania są różnorodne, czasami dość skomplikowane.

Wszystkie procesy fotochemiczne zaczynają się od wzbudzenia: M + hn = M*

Wzbudzona cząsteczka ulega przemianom, by energia mogła być przekazana dalej. Zachodzi fluorescencja (emisja światła), dezaktywacja z wytworzeniem ciepła lub zmiana energii cząsteczki (przejście energetyczne). Mogą się też pojawić reakcje pierwotne, np. izomeryzacja cząsteczki.

Produkty tych przemian ulegają dalszym reakcjom wtórnym, takim jak fluorescencja lub dezaktywacja. Z kolei reakcje pierwotne mogą prowadzić do powstawania wolnych rodników.

Wzbudzona cząsteczka ulega homolitycznemu rozpadowi. Oznacza to, iż wiązanie chemiczne pomiędzy atomami zostaje symetrycznie rozerwane. Różne wiązania wymagają różnej energii, by doszło do rozerwania. Najłatwiej rozerwać wiązanie pomiędzy atomami tlenu O-O, najtrudniej – między atomem tlenu i wodoru O-H.

Po rozbiciu cząsteczki na dwa fragmenty nadmiar energii zostaje podzielony na dwie części. Przy każdej z nich pozostaje elektron będący elementem rozerwanego wiązania. Cząsteczka z takim niesparowanym elektronem nazywana jest rodnikiem. Rodnik ma nadmiar energii, który wymaga przekazania.

Następuje reakcja łańcuchowa i wolne rodniki ulegają reakcjom wtórnym.

R. + A = R + A.

A. + B = A + B. …

A. = C + energia

A. + B. = C

Reakcjom tym ulega również cząsteczka tlenu.

Tlen singletowy

„Zwykły” tlen jest dwuatomowy – ma postać O₂. Istnieje również „agresywny” tlen dwuatomowy (tlen singletowy) w postaci 1 O₂.

Tlen singletowy powstaje w atmosferze z ozonu troposferycznego pod wpływem promieniowania UV. Może powstać również w skórze – ze „zwykłego” tlenu. Do tego procesu oprócz promieniowania UV potrzebny pozostało sensybilizator, czyli związek łatwo pochłaniający promieniowanie UV. W atmosferze tę funkcję spełniają: tlen (ozon) oraz zanieczyszczenia, np. tlenki azotu. W skórze natomiast do sensybilizatorów należą: tlen, niektóre związki endogenne (porfiryny), leki, składniki kosmetyków, substancje zapachowe itp. Silnymi sensybilizatorami są np. sulfonamidy, leki przeciwzapalne, antybiotyki, barwniki w kosmetykach, produkty roślinne (dziurawiec, olejki cytrusowe i inne). Im więcej występuje sensybilizatorów, tym groźniejsze w skutkach jest promieniowanie UV.

Sensybilizator ulega wzbudzeniu pod wpływem zaabsorbowanej energii. Następnie wiązanie w jego cząsteczce rozpada się. W efekcie powstają rodniki.

Rola ozonu w powstawaniu wolnych rodników

Ozon w górnych warstwach atmosfery jest pożyteczny – pochłania promieniowanie UVC i nie dopuszcza go do powierzchni Ziemi. Z kolei w dolnych warstwach atmosfery jest wyjątkowo niekorzystny. Powstaje w wyniku działania promieniowania słonecznego na zanieczyszczenia środowiska i jest źródłem bardzo aktywnego, szkodliwego tlenu singletowego. Źródło pośrednie stanowią tlenki azotu.

NO₂ + hn = NO* + O*

O₂ + O* = O₃

Finalnie powstaje tlen singletowy.

Skutkiem tych procesów jest powstanie fotosmogów. Spaliny samochodowe (węglowodory + tlenki azotu) w warunkach silnego nasłonecznienia powodują rodnikowe utlenianie związków azotu. Oprócz powstawania ozonu przebiegają reakcje z olefinami – powstają nitroolefiny. Profil zanieczyszczeń zmienia się w czasie. Rano przewagę mają węglowodory i NO zawarte w spalinach, natomiast po południu wzrasta zawartość produktów utleniania.

Wpływ wolnych rodników na organizm i na skórę

Reakcje rodnikowe zachodzące pod wpływem promieniowania UV są bardzo destrukcyjne dla organizmu i dla skóry. Wolne rodniki:

• przyspieszają starzenie;
• niszczą lipidy cementu międzykomórkowego;
• powodują destrukcję ścian komórek;
• uszkadzają enzymy;
• niszczą kolagen, elastynę i glikozaminoglikany;
• powodują zmiany w strukturze kwasów nukleinowych, co uniemożliwia dalszą replikację DNA;
• wywołują mutacje i kancerogenezę skutkującą nowotworami skóry,
• powodują uszkodzenie lipidów stratum corneum i wywołują stany zapalne naskórka.

Prawidłowa budowa struktur lipidowych jest warunkowana obecnością kwasu linolowego. Inne kwasy nienasycone są niezbędne do syntezy hormonów tkankowych (eikozanoidów) i wykazują szczególną wrażliwość na działanie UV. Ulegają izomeryzacji i utlenieniu, co uszkadza budowę bariery naskórkowej. Skóra ulega nadmiernemu wysuszeniu.

Pielęgnacja antyrodnikowa przeciwko starzeniu się skóry

Przeciwdziałanie wolnym rodnikom i promieniowaniu UV hamuje wpływ egzogennych czynników starzeniowych. Konieczna jest ochrona przed promieniowaniem UV dzięki filtrów i ekranów przeciwsłonecznych. Należy stosować substancje neutralizujące wolne rodniki, takie jak witaminy C i E, beta-karoten i flawonoidy.

Organizm ma też własne mechanizmy ochronne. Do takich czynników należą: melanina, enzymy (SOD, katalaza), glutation i inne naturalne substancje przeciwrodnikowe oraz kompleksy metali (np. miedzi). Niezbyt korzystnym efektem procesów ochronnych organizmu jest nadmierna keratynizacja i melanogeneza w skórze.

Zrozumienie roli wolnych rodników jest najważniejsze dla przeciwdziałania procesom starzenia się skóry.