Verstoring van biologische ritmes leidt tot vroegtijdige huidveroudering

Wetenschappers hebben de rol van dagelijkse biologische ritmes (circadiaanse ritmes) in het regeneratief vermogen van huidstamcellen bestudeerd . Verstoring van deze ritmes leidt tot vroegtijdige weefselveroudering en een verhoogd risico op het ontwikkelen van huidtumoren, waaronder kanker.

Wetenschappers van het Centre for Genomic Regulation hebben een studie uitgevoerd die gepubliceerd zal worden in het tijdschrift Nature. Het beschrijft de rol van circadiane ritmes, of interne biologische klokken, op menselijke activiteit gedurende de dag, evenals hun invloed op de functie van huidstamcellen die verantwoordelijk zijn voor de dagelijkse huidregeneratie.

Stamcellen zijn verantwoordelijk voor de constante vernieuwing van de celelementen van de huid en vervangen de elementen die hun functionele capaciteiten al hebben uitgeput als gevolg van levensactiviteit. Een goede werking van stamcellen is erg belangrijk voor het behoud van een normale staat van weefsel gedurende de levenscyclus van het lichaam. Overdag wordt de huid blootgesteld aan verschillende schadelijke stoffen, zoals ultraviolet licht, en ziekteverwekkers zoals bacteriën en virussen. De belangrijkste functie van de huid is om het lichaam te beschermen tegen deze potentiële ziekteverwekkers. De huid fungeert als een soort barrière die ons lichaam scheidt van de buitenwereld.

De wetenschappers die aan het onderzoek meededen, ontdekten dat de activiteit van huidstamcellen wordt gereguleerd door een interne biologische klok, en dat het correct functioneren van deze klok essentieel is voor het gezond houden van het weefsel. Deze klok reguleert de activiteit van stamcellen zodanig dat de cellen zich bijvoorbeeld tijdens piekblootstelling aan licht kunnen beschermen tegen schadelijke straling, terwijl ze zich 's avonds en 's nachts delen en weefsel herstellen, waarbij beschadigde cellen worden vervangen door gezonde cellen. De biologische klok zorgt er dus voor dat stamcellen zich kunnen delen op een moment dat de huid niet langer wordt blootgesteld aan mogelijke schadelijke factoren van buitenaf en niet zo kwetsbaar wordt als gevolg van de ophoping van mutaties in het DNA, die zouden kunnen leiden tot een verlies van regeneratievermogen of een verhoogd risico op tumorontwikkeling.

"De biologische klok regelt het temporele gedrag van stamcellen nauwkeurig, zodat het systeem zich aanpast aan de behoeften van de weefsels, afhankelijk van het tijdstip van de dag. Als deze controle verstoord raakt, beginnen stamcellen beschadigd DNA op te hopen en neemt de kans op celveroudering en de ontwikkeling van huidtumoren aanzienlijk toe", aldus Salvador Aznar Benitah, coördinator van de studie.

De genen BMAL1 en periode 1/2 zijn verantwoordelijk voor het regelen van dit ritme en reguleren de celactiviteit tijdens de regeneratie- en rustfase. Door beide genen genetisch te manipuleren, hebben wetenschappers bewezen dat verstoring van biologische ritmes in huidcellen ertoe leidt dat stamcellen niet weten welke functie ze moeten uitvoeren, met als gevolg vroegtijdige celveroudering en ophoping van gemuteerd DNA.

Circadiaanse ritmes organiseren al onze biologische functies volgens de natuurlijke cycli van licht en duisternis. De resultaten van het onderzoek toonden aan dat huidregeneratie, die veroudering en de ontwikkeling van huidkanker voorkomt, ook onderhevig is aan deze ritmes. Naarmate we ouder worden, raken deze biologische ritmes vaak verstoord. Wetenschappers geloven dat deze verstoringen uiteindelijk kunnen leiden tot verstoringen in het regeneratieve vermogen van onze weefsels en de ontwikkeling van tumoren.

In de toekomst willen wetenschappers aanvullend onderzoek doen om te begrijpen waarom de biologische klok met het ouder worden verstoord raakt en of het mogelijk is om methoden te ontwikkelen om het circadiane ritme te herstellen en zo het proces van weefseldegeneratie te vertragen en het risico op tumorontwikkeling te verkleinen.