Fotostarzenie skóry twarzy: dlaczego słońce niszczy kolagen

Pierwszymi sygnałami mogą być drobne zmarszczki, plamy barwnikowe, przesuszenie i utrata napięcia skóry. Zmiany te narastają stopniowo, często przez lata, a ich wygląd zależy od historii ekspozycji na słońce, pigmentacji, wieku i indywidualnych możliwości naprawczych skóry.

Słońce oddziałuje jednocześnie na naskórek i skórę właściwą. W powierzchniowych warstwach wywołuje reakcje związane z DNA, barwnikiem i barierą ochronną. Głębiej pobudza natomiast reakcje biochemiczne, które przyspieszają rozkład kolagenu i ograniczają jego syntezę. Właśnie w tej głębszej części skóry powstaje podłoże wiotkości, utraty sprężystości i trwałych zmian strukturalnych.

Spektrum promieniowania słonecznego a struktura naskórka i skóry właściwej

Promieniowanie ultrafioletowe dzieli się na podstawie długości fali na UVC, UVB i UVA. Różne zakresy mają odmienny rozkład w skórze, dlatego ich udział w fotostarzeniu również nie jest jednakowy.

Podział na UVA i UVB bywa przedstawiany tak, jakby jeden rodzaj promieniowania odpowiadał wyłącznie za zmarszczki, a drugi wyłącznie za opaleniznę. W skórze przebiegają jednak powiązane reakcje. UVA wnika głębiej i uczestniczy w degradacji macierzy zewnątrzkomórkowej. UVB silniej oddziałuje na komórki naskórka, między innymi przez absorpcję przez DNA. Oba zakresy mogą wywoływać stres oksydacyjny, zaburzać kontrolę komórkową i nasilać zapalenie.

Naskórek jako pierwsza bariera

Naskórek stanowi barierę ochronną skóry i miejsce, w którym odbywa się ciągła wymiana komórek. Keratynocyty narażone na UV mogą tworzyć charakterystyczne uszkodzenia DNA. Zaburzenia kontroli podziałów i naprawy sprzyjają utrzymywaniu się zmian komórkowych oraz rozwojowi nowotworów skóry. W skórze właściwej powstają z tego powodu między innymi nacieki odczynowe.

Uszkodzenie naskórka jest widoczne jako zwiększona wrażliwość, podrażnienie, złuszczanie, zaburzona bariera i dłuższe utrzymywanie się zaczerwienienia. Aktywowane melanocyty zwiększają produkcję melaniny, dlatego po ekspozycji mogą pojawić się plamy, rozległa opalenizna lub nierówny koloryt. Ta reakcja ochronna ma ograniczoną skuteczność. Pigment pochłania część promieniowania, lecz sama opalenizna nie zabezpiecza skóry przed przewlekłymi następstwami UV.

Nie każda plama, grudka lub strefa zaczerwienienia ma pochodzenie posłoneczne. Zmiany w naskórku mogą wiązać się także z procesami zapalnymi, hormonalnymi, infekcyjnymi czy nowotworowymi.

Skóra właściwa i jej rusztowanie

Skóra właściwa zawiera włókna kolagenu, elastynę, białka macierzy i substancje wiążące wodę. Kolagen typów I i III odpowiada za wytrzymałość, elastyczność i odporność tkanek na rozciąganie. Włókna sprężyste umożliwiają powrót skóry do pierwotnego kształtu po rozciągnięciu. Związki wody i substancje międzykomórkowe wpływają na jej nawilżenie i gładkość.

W tej przestrzeni znajdują się fibroblasty, komórki produkujące i porządkujące składniki macierzy. UVA dociera do wielu z tych struktur, a wraz z fotodegeneracją czynność fibroblastów i innych komórek ulega zaburzeniu. Organizm może nadal produkować kolagen, lecz jego ilość i jakość przestają odpowiadać temu, czego wymaga prawidłowe rusztowanie skóry.

Fotostarzenie obejmuje więc oba poziomy. W naskórku zmieniają się pigmentacja, bariera i cykl odnowy komórek. W skórze właściwej osłabiają się włókna, zmienia się układ białek macierzy i zwiększa się wiotkość. Ta głębsza część procesu odpowiada za wiele zmian, które z czasem utrwalają się mimo poprawy kondycji powierzchni skóry.

Rola wolnych rodników i szlaku MAPK w degradacji białek macierzy

Pod wpływem promieniowania UV w komórkach mogą powstawać reaktywne formy tlenu, określane m.in. jako wolne rodniki. Mają one krótki czas działania, lecz w miejscu powstania mogą zmieniać białka, lipidy i DNA. Reaktywne formy tlenu oddziałują również na błony komórkowe, enzymy i systemy przekazywania sygnałów. Uszkodzenie komórki nie musi więc kończyć się bezpośrednio; może zmienić sposób, w jaki komórka reaguje na światło i na kolejne bodźce.

Jedną z dróg odpowiedzi jest szlak MAPK, czyli kaskada kinaz białkowych przekazujących sygnał do jądra komórki. W odpowiedzi na stres związany z UV mogą zostać zaangażowane między innymi szlaki p38, JNK i ERK. Ich aktywacja prowadzi do działania czynników transkrypcyjnych, w tym AP-1. Czynnik ten wpływa na ekspresję genów odpowiedzialnych za produkcję enzymów i białek zaangażowanych w odnowę macierzy.

W tym miejscu wyjaśnia się związek między światłem a zapoczątkowanym rozrostem MMP. UV zwiększa ekspresję metaloproteinaz macierzy, szczególnie MMP-1 i MMP-3, a enzymy te nadmiernie usuwają białka podtrzymujące skórę. Włókna kolagenu stają się kruche, ulegają rozdrożnieniu i tracą ciągłość. Zaburzona sieć jest mniej zdolna do przenoszenia obciążeń mechanicznych.

Sama ekspozycja na promieniowanie UV nie wywołuje jednego prostego, odizolowanego efektu. Reakcja może obejmować bezpośrednie zmiany molekularne, stres oksydacyjny, sygnały zapalne, zmianę ekspresji genów i zaburzenie wzrostu komórek. Fotostarzenie odpowiada współdziałaniu wielu mechanizmów.

Aktywacja MMP-1, MMP-3 i MMP-9 w procesie niszczenia kolagenu

Metaloproteinazy macierzy, oznaczane jako MMP, tworzą dużą rodzinę enzymów zdolnych do rozkładu składników zewnątrzkomórkowych. Powstają one w postaci nieaktywnych prekursorów, a ich działanie jest kontrolowane przez enzymy aktywujące, inhibitory i lokalny stan zapalny. Sama obecność MMP w skórze jest więc niewystarczająca dla oceny jej stanu. Istotna jest również ich ilość, aktywność i dostęp do docelowych białek.

W photostarzeniu szczególne znaczenie mają trzy enzymy o różnych funkcjach:

• MMP-1 działa jako kolagenaza typu I. Rozcina włókna kolagenu typu I oraz, w mniejszym zakresie, kolagenu typu III. Pierwsze rozcięcie otwiera strukturę włókna i ułatwia jego dalszy rozkład.
• MMP-3, określana jako stromelizyna, działa na szereg składników macierzy. Jej zakres substratów jest szerszy niż w przypadku MMP-1, dlatego może pośrednio wpływać również na aktywację i działanie innych proteaz.
• MMP-9, żelatinaza typu IV, uczestniczy w rozkładzie kolagenu typu IV i żelatyny. W skórze właściwej może również nasilać degradację produktów powstałych po rozcięciu kolagenu oraz składników związanych z błoną podstawną.

Ich działania uzupełniają się, choć nie tworzą prostego schematu obowiązującego identycznie w każdym przypadku. Kolagen pod wpływem stresu oksydacyjnego może również ulegać zmianom chemicznym, które ułatwiają jego rozpad. Włókno, które utraciło prawidłową organizację i uległo rozdrożnieniu, gorzej podlega odbudowie.

Włókna kolagenu pełnią w skórze funkcję rusztowania. Kiedy zaczynają przebiegać między nimi szczeliny, maleje ich zdolność do stabilizowania tkanek. Skóra reaguje na rozciąganie w sposób mierzący elastyczność i sprężystość. Nawet niewielki defekt odpowiedzi mechanicznej jest z czasem widoczny przy każdym uśmiechu, mówieniu czy zamykaniu oczu.

Zmiany nie muszą być natychmiastowe. Jedna ekspozycja może wywołać zaczerwienienie i przejściową reakcję zapalną, lecz widoczne pogorszenie rusztowania zwykle narasta w czasie. Włókna zdążają częściowo się odnowić, natomiast powtarzające się epizody stresu mogą utrzymywać produkcję enzymów i ograniczać syntezę kolagenu. W ten sposób powstaje przewaga degradacji nad odbudową.

Fotostarzenie wynika z zaburzenia równowagi: kolagen jest intensywniej rozkładany, a jego odtwarzanie słabnie.

Zahamowanie szlaku TGF-β i osłabienie syntezy prokolagenu

Oprócz nasilonego rozkładu UV ogranicza możliwość uzupełniania kolagenu. Istotny jest tutaj szlak TGF-β, który uczestniczy w regulacji funkcji fibroblastów i genów odpowiedzialnych za składniki macierzy. W prawidłowych warunkach sprzyja utrzymaniu równowagi między produkcją białek podtrzymujących skórę a ich przebudową.

Promieniowanie UV może osłabiać przekazywanie sygnału w tym szlaku. W części komórek obniża się wtedy ekspresja genów kodujących prokolagen. Prokolagen jest prekursorem kolagenu, który po modyfikacji i przebudowie tworzy dojrzałe włókna. Zmniejszenie jego produkcji ogranicza surowiec potrzebny do naprawy uszkodzonej macierzy.

W jednym z warunków eksperymentalnych opisanych w przeglądzie badań ekspozycja wynosząca 2 MED niemal całkowicie zahamowała syntezę prokolagenu. Efekt utrzymywał się przez 24 godziny, a powrót syntezy nastąpił po 48 do 72 godzinach od ekspozycji. MED oznacza minimalną dawkę erytematyczną, czyli wielkość promieniowania wywołującą widoczne zaczerwienienie skóry.

Wynik ten opisuje konkretne badanie i nie stanowi uniwersalnego progu bezpieczeństwa. Nie pozwala też przeliczyć 2 MED na dowolną liczbę godzin spędzonych na słońcu. Warto jednak pokazuje skalę zaburzenia. Już pojedyncza ekspozycja może przejściowo ograniczyć proces wytwarzania prokolagenu, zanim skóra odzyska pełną zdolność naprawczą.

Kolejne ekspozycje mogą nakładać się na okresy zapalne i regeneracyjne. Aktywacja MMP-1, MMP-3 i MMP-9 zwiększa presję na rozpad, a osłabienie TGF-β ogranicza możliwość uzupełnienia strat. Włókna mogą wtedy częściowo odtwarzać się w zmienionej, słabiej uporządkowanej formie. Z biegiem czasu obraz skóry odzwierciedla coraz większy udział białek uszkodzonych, starczych i źle ułożonych.

Proces rozumienia kolagenu jako substytutu zewnętrznego. Naprawa odbywa się w żywym organizmie, ale nie przywraca automatycznie pierwotnej architektury tkanek. Włókna mogą zostać mniej liczne, krótsze, słabiej uporządkowane albo związane z innymi składnikami w sposób mniej prawidłowy. To właśnie jakość całej sieci decyduje o sprężystości i wyglądzie powierzchni skóry.

Kliniczne konsekwencje ekspozycji UV: od wiotkości po trwałe zmiany strukturalne

Fotostarzenie nie zawsze zaczyna się od wyraźnych zmarszczek. Pierwsze zmiany mogą dotyczyć pigmentu, faktury i nawilżenia. Z czasem dołączają się jednak zaburzenia napięcia, utrata gładkości, ścieńczenie skóry i głębsze zmiany strukturalne.

• Drobne zmarszczki pojawiają się w miejscach powtarzającego się zaciskania i rozciągania skóry. Przy sprawnej macierzy tkanka może sprężyście wracać do poprzedniego kształtu. Uszkodzone kolagen i elastyna sprawiają, że linie zaczynają pozostawać na powierzchni.
• Wiotkość i utrata konturu wynikają z pogorszenia sieci kolagenowej oraz zmian we włóknach sprężystych. Skóra może rozciągać się bardziej, a jej powrót do pierwotnej formy staje się wolniejszy. Efekt jest szczególnie widoczny na policzkach, w okolicy żuchwy i wzdłuż linii szczęki.
• Nierówny koloryt, plamy i zaczerwienienia mają zwykle związek z reakcją komórek naskórka i melanocytów. Zaburzenia dotyczą produkcji i rozmieszczenia melaniny, a czasem również naczyń. Sam kolor nie pozwala jednak ustalić, czy zmiana powstała wskutek UV.
• Szorstkość i nierówna powierzchnia mogą wynikać z zaburzeń odnowy naskórka, zmian bariery i nieprawidłowej przebudowy skóry właściwej. Przewlekła ekspozycja sprzyja również odkładaniu zmienionych włókien sprężystych, określanych jako elastosis solaris. Takie uszkodzone włókna mogą utrzymywać sztywność i pogarszać jakość powierzchni.
• Ścieńczenie i zwiększona podatność skóry zwykle wiążą się z długotrwałym uszkodzeniem macierzy i osłabieniem mechanizmów naprawczych. Skóra reaguje wtedy gorzej na bodźce, a drobne podrażnienia mogą pozostawiać ślady dłużej niż wcześniej.

Zmiany posłoneczne rozwijają się zwykle wielopoziomowo. Obejmują warstwę naskórkową, skórę właściwą, naczynia, melanocyty i układ odpornościowy. Nie wszystkie z tych zmian są odwracalne. Ograniczenie dalszej ekspozycji może zahamować progresję, lecz nie odtwarza całej utraconej macierzy.

Tempo fotostarzenia nie jest takie samo u wszystkich osób. Wpływają na nie m.in. genetycznie uwarunkowana zdolność naprawy, kolor skóry, ekspozycja na słońce, palenie tytoniu, zmiany hormonalne i praktyka pielęgnacji. Osoby o ciemniejszej skórze mogą rzadziej doświadczać widocznego erytemu, co nie oznacza automatycznie ochrony przed uszkodzeniem komórek. Pierwsze ślady mogą być na nim mniej zauważalne.

Nie da się wskazać jednej dawki promieniowania, po której każda osoba rozwinie określone zmiany. Wysokość słońca, pora roku, geografia, odbicie od wody lub betonu, odzież, korzystanie z samochodu i indywidualna reakcja skóry zmieniają rzeczywistą ekspozycję. Ekspozycja laboratoryjna obrazująca określony proces nie musi odpowiadać zwykłemu popołudniu na zewnątrz.

Należy też oddzielić oparzenie słoneczne od przewlekłego fotostarzenia. Oparzenie jest przewodną reakcją zapalną po przekroczeniu zdolności obronnej skóry. Przewlekłe działanie UV działa natomiast wielokrotnie i w sposób kumulacyjny. Jedno oparzenie zwykle nie daje trwałej odpowiedzi obserwowanej po latach ekspozycji.

Ekspozycja na UV zwiększa również ryzyko raka skóry. Zmiana posłoneczna może wyglądać na plamę, grudkę, strup lub niewielkie owrzodzenie, dlatego jej wygląd sam w sobie nie rozstrzyga o rozpoznaniu. Nowa zmiana, która szybko się powiększa, krwawi, niegoi się, znacznie odbiega od wcześniejszych zmian lub pozostaje niepokojąca, wymaga oceny dermatologicznej.

Ochrona przed słońcem ma znaczenie również wtedy, gdy na powierzchni skóry nie widać jeszcze zmian. Filtr ochronny o szerokim spektrum, odzież osłaniająca skórę i korzystanie z cienia ograniczają ekspozycję w okresach największego promieniowania. Fotostarzenie wywołane przez promieniowanie UVA może rozwijać się także w warunkach, w których nie czujemy pieczenia, dlatego wartościowa jest ochrona stosowana regularnie, a wyłącznie po wystąpieniu widocznego oparzenia.

Mechanizm fotostarzenia nie kończy się na uszkodzeniu powierzchni. UV zmienia funkcję komórek skóry właściwej, zwiększa aktywność enzymów rozkładających macierz i zaburza produkcję prokolagenu. Włókna kolagenu tracą ciągłość, sprężystość i zdolność do prawidłowej przebudowy. Dlatego ochrona skóry przed kolejną ekspozycją jest próbą zachowania jej obecnej struktury, nawet jeśli zmiany widoczne w lustrze już się utrwaliły.