اكتشف بحث جديد الهيموجلوبين في الطبقة العليا من جلد الإنسان لأول مرة، ووجد أنه يساعد على حماية الجلد من التلف. توفر هذه النتائج رؤى مهمة حول الشيخوخة والأمراض الجلدية مثل السرطان. ومن المعروف أن الهيموجلوبين يربط الأكسجين في الدم وينقله من الرئتين إلى الأنسجة. ومع ذلك، وجدت دراسة جديدة أن الهيموجلوبين له دور آخر: حماية بشرتنا من التلف.
كان الباحثون مهتمين بفهم كيفية حماية البشرة - الطبقة الخارجية من الجلد - من التحديات البيئية مثل الأشعة فوق البنفسجية، لذلك نظروا إلى ما يحدث في الجلد على المستوى الجزيئي.
قال ماسايوكي أماجاي، المؤلف المقابل للدراسة: "تتكون البشرة من ظهارة حرشفية طبقية كيراتينية، وتتكون بشكل رئيسي من الخلايا الكيراتينية. وقد وجدت الدراسات السابقة أنه خلال عملية تمايز الخلايا الكيراتينية وتشكيل الحاجز الخارجي للبشرة، فإنها تعبر عن مجموعة متنوعة من الجينات ذات وظائف وقائية. ومع ذلك، نظرًا لصعوبة الحصول على أعداد كافية من الخلايا الكيراتينية المتمايزة المعزولة لتحليل النسخ، فإن هناك عوامل أخرى مرتبطة بالحاجز. لقد أفلتت الجينات من الحماية السابقة."
تنشأ الخلايا الكيراتينية الجلدية من أعمق طبقة من الجلد (الطبقة القاعدية) وتتحرك للأعلى لتشكل عدة طبقات بعد التمايز. خلال مرحلة تمايز الخلايا الكيراتينية، تم اكتشاف التعبير عن جينات مختلفة ذات وظائف حاجز وقائي، وتحدث أمراض مثل التهاب الجلد التأتبي بسبب طفرات جينية.
لتحديد الجزيئات غير المعروفة المشاركة في آليات حاجز الجلد، قام الباحثون بتحليل الجينات المعبر عنها بشكل كبير في البشرة بأكملها والبشرة العلوية من جلد الإنسان السليم المأخوذة من الفخذين والذراعين العلويين لثلاثة أفراد، وكذلك في جلد الفأر. اكتشفوا بشكل غير متوقع أن جينات HBA1/2 التي تشفر الجلوبيولين ألفا، وهي إحدى الوحدات الفرعية لبروتين الهيموجلوبين، يتم التعبير عنها بشكل كبير في البشرة العلوية من جلد الإنسان. وبالمثل، في جلد الفأر، يتم أيضًا التعبير بشكل كبير عن Hba-a1/a2 (أي ما يعادل HBA1/2 البشري) في البشرة العلوية.
وقال أماجاي: "لقد أجرينا تحليلًا مقارنًا للنسخة النصية للبشرة بأكملها والبشرة العلوية، وهي عبارة عن صفائح من الخلايا معزولة عن جلد الإنسان والفأر باستخدام الإنزيمات". "لقد وجدنا أن الجينات المسؤولة عن إنتاج الهيموجلوبين نشطة للغاية في البشرة العليا. ولتأكيد هذه النتيجة، استخدمنا الصبغ المناعي للنظر في وجود بروتين الهيموجلوبين ألفا في الخلايا الكيراتينية في البشرة العليا."
قام الباحثون بتشعيع الجلد باستخدام الأشعة فوق البنفسجية الطويلة والمتوسطة بشكل منفصل، ووجدوا أن الأشعة فوق البنفسجية الطويلة (ولكن ليس فوق البنفسجية المتوسطة) يمكن أن تحفز التعبير عن HBA1/2 في الخلايا الكيراتينية الجلدية. تشعيع UVA هو السبب الرئيسي لتلف الخلايا الكيراتينية بوساطة أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). بالمقارنة مع مجموعة التحكم، تم زيادة مستويات ROS داخل الخلايا للخلايا الكيراتينية بالضربة القاضية HBA بشكل ملحوظ، مما يشير إلى أن التعبير عن HBA يتم حثه على تثبيط توليد ROS الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية في الخلايا الكيراتينية الجلدية.
تعتبر الميتوكوندريا - منتجة الطاقة للخلايا - حساسة بشكل خاص للأنواع ROS الزائدة التي تنتجها الأشعة فوق البنفسجية، ويؤدي الخلل الوظيفي في الميتوكوندريا الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية بشكل مباشر إلى تلف الجلد، المعروف أيضًا باسم الشيخوخة الضوئية.
وقال أماجاي: "تظهر دراستنا أن الهيموجلوبين الجلدي يتم تنظيمه تحت الضغط التأكسدي ويمنع إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية في مزارع الخلايا الكيراتينية البشرية". "تظهر نتائجنا أن الهيموجلوبين ألفا يحمي الخلايا الكيراتينية من الإجهاد التأكسدي الخارجي أو الداخلي، مثل الأشعة فوق البنفسجية وضعف وظيفة الميتوكوندريا. لذلك، يمثل تعبير الهيموجلوبين بواسطة الخلايا الكيراتينية آلية دفاع داخلية ضد شيخوخة الجلد وسرطان الجلد."
ويقول الباحثون إن النتائج التي توصلوا إليها توفر آثارًا مهمة لدراسة الأمراض الجلدية المرتبطة بـ ROS، مثل الشيخوخة والسرطان.
ونشرت الدراسة في مجلة الأمراض الجلدية الاستقصائية.