Sự thay đổi của tế bào melanin do sự lão hóa da
Tế bào sắc tố (Melanocytes) có nguồn gốc từ mào thần kinh (neural crest) và nằm trong màng đáy (basement membrane) của lớp thượng bì. Nó có nhiều chân (dendrite) và sản sinh ra các hạt sắc tố melanin. Nó chủ yếu có trong lớp thượng bì nhưng ngoài ra cùng có thể thấy ở trong các mô như biểu mô niêm mạc, nang lông, tai trong, màng bồ đào ở mắt (uvea) và màng não mềm (leptomeninge). Mật độ tế bào melanin dao động từ 550 đến 1200 / cm2, với mật độ cao nhất ở bộ phận sinh sản và mặt. Nó phân bố rải rác ở lớp màng đáy thượng bì và tỷ lệ tế bào sắc tố melanocytes và tế bào cơ bản thay đổi tùy theo vị trí và thường là khoảng 1:4-10. Tua của các tế bào này (Dendrite) trai dài với phạm vi khá rộng tới ca tế bào thượng bì và cứ trung bình 1 melanocyte sẽ tiếp xúc với 36 tế bào keratinocyte, sự liên kết này được gọi là đơn vị sắc tố thượng bì (epidemial melanin unit).
Melanosom là các túi chứa melanin, được hình thành trong bộ máy Golgi và có hình bầu dục thon dài. Tyrosina do tyrosinase mà chuyên thành dopa và quá trình tổng hợp melanin băt đầu, dopa được hvdroxyl hóa và trùng hợp để tạo thành melanin. Túi melanosome di chuyển dẫn đến cuối tua (dendrite) và dược chuyên đến tế bào sừng keratinocytes.
Vì số lượng và mật độ của tế bào sắc tố melanocytes không đổi bất kể chủng tộc và màu da, mà màu da của con người cũng được quyết định do sự phân bố và sự tổng hợp melanin (melanogenesis) trong tế bào sắc tố (melanocytes), tỷ lệ melanocytes trong tế bào trưởng thành, và sự di chuyển và phân phối của melanocytes trong tế bào trưởng thành chứ không phải là số lượng melanin. Với màu da sáng, các tế bào melanin nhỏ hơn và tập hợp trong tế bào sừng keratinocytes, còn ở da tối màu, các tế bào này lớn hơn, sẫm hơn và nằm rải rác trong tế bào sừng keratinocytes. Khi da tiếp xúc với tia UV, Tb sắc tố melanocytes phản ứng theo hai cách, tùy thuộc vào bước sóng của chúng: sắc tố ngay lập tức xỉn màu bởi UVA hoặc ánh sáng nhìn thấy và sắc tố xỉn màu bị trì hoãn bởi UVB và UVA.
Sắc tố hình thành ngay lập tức xảy ra trong vòng 5-10 phút sau khi tiếp xúc với tia cực tím nó được gây ra bởi sự sắp xếp lại của các melanin chứ không phải do sự gia tăng của melanin trong lớp thượng bì.
Sắc tố bị trì hoàn xảy ra khoảng 3-4 ngày sau khi tiếp xúc và nguyên nhân gây ra là do sự gia tăng của tế bào thượng bì sắc tố (melanocytes), tăng sự di chuyển của melanin đến tế bào sừng keratinocytcs và tăng tổng hợp melanin, và cũng làm tăng sự bảo vệ tế bào (photoprotection).
Thông thường, khi ngưng tiếp xúc với tia uv, số lượng và chức năng của melanocytes sẽ quay trở lại hoặt động như bình thường nhưng trong trường hợp da mặt, tác động của tia uv tiếp tục ảnh hưởng đến chức năng của melanin dẫn đến số lượng và sự tổng hợp của các sắc tố được tăng lên, dẫn đến các đốm sắc tố như tàn nhang, nám, sắc tố không đều, và đốm nâu. Trong số này, nám và tàn nhang xuất hiện phổ biến bất kể tuổi tác, và thường thấy rõ hơn khi có tuổi. Đối với tàn nhang, mặc dù số lượng tế bào melanocytes không thay đổi nhưng kích thước của melanocytes và khả năng tạo ra melanin tăng lên, do đó các đốm nâu tập hợp thành hình con bưởm trên ca hai má để tạo thành tàn nhang. Còn vết nám được tạo thành do số lượng melanocytes tăng lên đồng thòi làm tăng sự tổng hợp các sắc tố mclanin, thường gây ra các hình dạng đối xứng nhưng không đều của các đốm nâu trên xương gò má, đôi khi trên trán hoặc cằm. Những vết nám này xuất hiện nhiều ở nữ giới hơn so với nam giới vì chúng bị ảnh hưởng rất nhiều bởi tia cực tím và estrogen, và đặc biệt xuất hiện nhiều trong giai đoạn thai kỳ. Trong trường hợp dư thừa, số lượng melanocytes và sự tổng hợp melanin đồng thời tăng lên ở mặt, cố, tay, chân và chân do tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trong một thời gian dài và vùng đốm hình thành rõ ràng. Nó xảy ra chủ yếu ở người có tuổi và khoảng 90% những người trên 60 tuổi đều bị. Ngoài ra, các hormonc như hormone kích thích melanin, hormone corticosteroids, reportropine, thyroxine, androgen cũng có chức năng kích thích tế bào melanocytes.
Trong quá trình lão hóa của các tế bào sắc tố melanocyte đều chịu ảnh hưởng từ cả yếu tố di truyền và môi trường, và tùy thuộc vào tiến trình lão hóa mà số lượng tế bào melanin sẽ giảm 10% sau mỗi 10 năm tuy nhiên đối với những làn da tiếp xúc nhiều với ánh nắng mặt trời sẽ duy trì số lượng tế bào melanin nhiều hơn sơ với da được bảo vệ khỏi ánh nắng mặt trời (vùng không phơi sáng).
Sự thay đổi nguyên bào sợi do lão hóa
Các nguyên bào sợi là các tế bào có nguồn gốc từ mesenchyme (mô liên kết bào thai), giữ vai trò sản xuất và phản hủy các protein ma trận mô liên kết sợi và không sợi, và tạo ra các chất trung gian hòa tan để tương tác với lớp thượng bì và trung bì và mô ngoại bào.
Khi các nguyên bào sợi được quan sát trong các phần mô, chúng có bề ngoài phẳng, thon dài và thường có các quá trình di chuyển không đều. Tế bào chất chứa ty thể, bộ máy Golgi, cơ chế trung tâm V.V., và không cho thấy bất kỳ sự phân hóa đặc biệt nào. Nó tăng sinh bởi huyết thanh hoặc yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi (Fibroblast Growth Factor, FGF), đồng thời nó có chức năng tổng hợp và tiết ra các chất cấu thành sợi Collagen, sợi elastin và proteoglycan.
Trong da người, nguyên bào sợi bao gồm nhiều chức năng tinh vi. Nói cách khác, để duy trì cân bằng nội môi của chất nên ngoại bào, nó không ngừng phân hủy và sản sinh ra collagen, elastin và các chất khác thay thế bằng các chất mới, mà còn đóng vai trò liên kết chuyển hóa da, từ đó duy trì trạng thái sinh lý của các lớp da khác (skin layer).
Một đặc trưng được biết đến trong sự lão hóa da đó là sự thay đổi độ dày và tính chất cơ học của da. Lớp trung bì từ lâu đóng một vai trò quan trọng trong quá trình đa dạng của sự lão hóa khác nhau, bởi vì thông qua nhiều nghiên cứu sinh học và phân tử đã chỉ ra dược một loạt các thay đổi trong quá trình tổng hợp và phân hủy các chất khác nhau gây nên làn da bị lão hóa. Các nguyên bào sợi trong lớp trung bì đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc hiểu được chi tiết sự phức tạp của quá trình lão hóa
Khi da lão hóa, số lượng và chức năng của nguyên bào sợi cũng đồng thời giảm. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng số lượng nguyên bào sợi ở da lão hóa (trên 80 tuổi) giảm khoảng 35% so với da ở độ tuổi trưởng thành (độ tuổi 18-29) và khả năng tổng hợp collagen cũng giảm khoảng 30%.
Ngoài ra, khi da càng lão hóa, kích thước của nguyên bào sợi càng nhỏ lại
Sự giảm kích thước tế bào này không chỉ do CCS gốc tự do oxy hóa (Reactive Oxygen Species, ROS) mà còn do các nguyên nhân ngoại sinh như tia cực tím.
Sự giảm kích thước tế bào này còn làm tăng them tình trạng mất cân bằng oxy hóa (oxidative stress). Tức là, collagen của da tiếp tục tiếp xúc với các gốc tự do nội sinh và ngoại sinh -> bị đứt gãy (fragmentation). Điều này dẫn đến sự giảm kích thước của các nguyên bào sợi ở lớp hạ bì, làm gia tăng sự mất cân bằng oxy hóa (oxidative stress), từ đó dẫn đến sự lão hóa của môi trường vi mô của lớp trung bì. Có thể tham khảo thêm, UVB mạnh hơn 1000 lần so với UVA trong việc gây ra tình trạng cháy nắng, và gây ung thư tế bào, nhưng UVA xâm nhập vào lớp hạ bì gấp 10 lần so với uv, sản sinh ra các gốc tự do làm tổn thương màng tế bào, cho nên không chỉ tia UVB mà cả tia UVA cũng gây lão hóa da. (Hình 15-1).
Trong quá trình lành thương của da, MMP (Matrix Metalloproteinase- họ enzyme tiêu protein, và cần phải có kim loại để xúc tác cho quá trình hoạt động) tăng lên trong giai đoạn đầu của vết thương, thúc đẩy sự phân hủy collagen. Tuy nhiên, quá trình tổng hợp collagen cũng được thực hiện bởi nguyên bào sợi để điều chỉnh lượng collagen bị mất. Ngược lại, ở vùng da bị lão hóa do tiếp xúc với tia cực tím hoặc oxy phản ứng nội sinh, sự tổng hợp họ enzyme MMP từ tế bào keratinocytes và nguyên bào sợi được thúc đẩy, nhưng không có sự tổng hợp collagen mới. Kết quả là hiện tượng mất collagen và sự phân mảnh ngoại bào xảy ra. Hệ thống truyền tín hiệu gây ra bởi các gốc tự do được mô tả chi tiết trong (Hình 15-2).
Những thay đổi về số lượng và chức năng của nguyên bào sợi do lão hóa rõ rệt hơn đặc biệt là ở lớp lưới trung bì (papillary dermis), nằm gần màng đáy (basement membrane) hơn vách xơ mỡ trung bì (reticular dermis). Điền này cho thấy vai trò của nguyên bào sợi trong sự hình thành màng đáy và sự điều hòa hình thái lớp thượng bì có liên quan mật thiết đến sự giảm độ dày của lớp thượng bì do lão hóa da. (Hình 15-3)
Sức căng cơ học (mechanical tension) áp dụng cho mô da đóng vai trò quan trọng trong việc tạo và duy trì cấu trúc collagen cũng như vai trò của chính nguyên bào sợi. Nói cách khác, sự gia tăng sức căng cơ học kéo dài các nguyên bào sợi, giúp tăng sản xuất collagen, ngược lại ức chế việc đứt gãv collagen. Do đó, khi da lão hóa hoặc quang hóa, sự căng cơ học như vậy bị giảm, làm giảm kích thước nguyên bào sợi và sự tổng hợp collagen cũng giảm, đồng thời làm tăng sản sinh họ enzyme MMP và sự tích tụ collagen bị đứt gãy (fragmented collagen) tăng lên (Hình 15-4).
Sự suy giảm chức năng của nguyên bào sợi do lão hóa cuối cùng dẫn đến giảm lớp sừng của lớp thượng bì, dẫn đến giảm chức năng hạn chế quá trình mất nước qua da, dẫn đến khô da. Ngoài ra, collagen và các sợi elastin trong lớp hạ bì bị giảm, dẫn đến da mỏng hơn và nếp nhăn sâu hơn.
Tài liệu tham khảo
1. Sorrell JM, Caplan AI. Fibroblasts-a diverse population at the center of it all. lnt Rev Cell Mol Biol2009; 276: 161-214.
2. Varani J, Dame MK, Rittic L, Fligiel SE, Kang S, Fisher GJ, Voorhees JJ. Decreased collagen production in chronologically aged skin. Roles of age-dependent alteration in fibroblast function and defective mechanical stimulation. Am J Pathol 2006; 168: 1861- 1868.
3. Tu Y, Quan T. Oxidative stress and human skin connective tissue aging. Cosmetics 2016; 3, 28:1-12.
4. Mine S, Fortunel NO, Pageon H, Asselineau D. Aging alters functionally human dermal papillary fibroblasts but not reticular fibroblasts: A new view of skin morphogenesis and aging. Plosone 2008; Vol 3; 12: 1-13.
5. Fisher GJ, Varani J, Voorhees JJ. Looking older: Fibroblast collapse and therapeutic implications 2008; 144(5): 666-672.
6. Cole MA, Quan T, Voorhees JJ, Fisher GJ. Extracellular matrix regulation of fibroblast function: redefining our perspective on skin aging. Journal of Cell Communication and Signaling 2018; 12: 35-43.
Xem thêm:
Sự thay đổi của lớp thượng bì và trung, hạ bì khi sử dụng laser với những bước sóng khác nhau
