Störung der biologischen Rhythmen führt zu vorzeitiger Hautalterung

Wissenschaftler haben die Rolle täglicher biologischer Rhythmen (zirkadianer Rhythmus) bei der Regenerationsfähigkeit von Hautstammzellen untersucht . Eine Störung dieser Rhythmen führt zu vorzeitiger Gewebealterung und einem erhöhten Risiko für die Entwicklung von Hauttumoren, einschließlich Krebs.

Wissenschaftler des Centre for Genomic Regulation haben eine Studie durchgeführt, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wird. Sie beschreibt die Rolle zirkadianer Rhythmen, also der inneren biologischen Uhr, für die menschliche Aktivität im Tagesverlauf sowie deren Einfluss auf die Funktion der Hautstammzellen, die für die tägliche Hautregeneration verantwortlich sind.

Stammzellen sind für die ständige Erneuerung der Zellelemente der Haut verantwortlich und ersetzen diejenigen, die durch die Lebensaktivität ihre Funktionsfähigkeit bereits erschöpft haben. Die ordnungsgemäße Funktion der Stammzellen ist sehr wichtig, um das Gewebe während des gesamten Lebenszyklus des Körpers in einem normalen Zustand zu halten. Tagsüber ist die Haut verschiedenen schädlichen Substanzen wie ultraviolettem Licht und Krankheitserregern wie Bakterien und Viren ausgesetzt. Die Hauptfunktion der Haut besteht darin, den Körper vor diesen potenziellen Krankheitserregern zu schützen, indem sie als eine Art Barriere fungiert und unseren Körper von der Außenwelt trennt.

Die an der Studie beteiligten Wissenschaftler entdeckten, dass die Aktivität von Hautstammzellen durch eine innere biologische Uhr reguliert wird und dass die korrekte Funktion dieser Uhr für die Gesunderhaltung des Gewebes unerlässlich ist. Diese Uhr reguliert die Aktivität der Stammzellen so, dass sie sich beispielsweise bei höchster Lichteinwirkung vor schädlicher Strahlung schützen können, während sie sich abends und nachts teilen und Gewebe regenerieren, indem sie beschädigte Zellen durch gesunde ersetzen. So ermöglicht die biologische Uhr den Stammzellen, sich zu einem Zeitpunkt zu teilen, an dem die Haut keinen möglichen äußeren Schädigungen mehr ausgesetzt ist und nicht durch die Anhäufung von DNA-Mutationen so anfällig wird, was zu einem Verlust der Regenerationsfähigkeit oder einem erhöhten Tumorrisiko führen könnte.

„Die biologische Uhr steuert das zeitliche Verhalten von Stammzellen präzise, sodass sich das System je nach Tageszeit an die Bedürfnisse des Gewebes anpasst. Wird diese Kontrolle gestört, beginnen Stammzellen, beschädigte DNA anzusammeln, und die Wahrscheinlichkeit der Zellalterung und der Entwicklung von Hauttumoren steigt deutlich an“, sagt Salvador Aznar Benitah, Koordinator der Studie.

Die Gene BMAL1 und period1/2 sind für die Steuerung dieses Rhythmus verantwortlich und regulieren die Zellaktivität während der Regenerations- und Ruhephasen. Durch genetische Manipulation beider Gene haben Wissenschaftler nachgewiesen, dass eine Störung des biologischen Rhythmus in Hautzellen dazu führt, dass Stammzellen ihre Funktion nicht mehr erfüllen können. Dies führt zu vorzeitiger Zellalterung und der Ansammlung mutierter DNA.

Zirkadiane Rhythmen organisieren alle unsere biologischen Funktionen nach natürlichen Licht- und Dunkelheitszyklen. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass auch die Hautregeneration, die Alterung und Hautkrebs vorbeugt, diesen Rhythmen unterliegt. Mit zunehmendem Alter neigen diese biologischen Rhythmen dazu, zusammenzubrechen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass diese Störungen letztendlich zu Störungen des Regenerationspotenzials unseres Gewebes und zur Entstehung von Tumoren führen können.

In Zukunft möchten die Wissenschaftler weitere Studien durchführen, um zu verstehen, warum die biologische Uhr mit zunehmendem Alter gestört wird und ob es möglich ist, Methoden zur Wiederherstellung des zirkadianen Rhythmus zu entwickeln, um den Prozess der Gewebedegeneration zu verlangsamen und das Risiko der Tumorentwicklung zu verringern.