OXY DẠNG HOẠT ĐỘNG (ROS) VÀ SỰ LÃO HÓA

1. Các vấn đề do lão hóa da

Phá hỏng chức năng hàng rào bảo vệ làn da, làm khô da, tăng khả năng bệnh lý về da, ngoài ra còn làm tăng khả năng; khối u ác tính. Để giảm sự lão hóa da và giảm nguy cơ do lão hóa da gây ra. việc nắm bắt về cơ chế của lão hóa da rất quan trọng.

Lão hóa da xảy với 2 quá trình riêng biệt (do two independent process). Có thể chia thành lão hóa nội sinh (intrinsic) và lão hóa ngoại sinh do môi trường (extrinsic). Trước tiên, các dấu hiệu của lão hóa nội sinh (chronological aging sign) xuất hiện vào khoảng độ tuổi 30. Khi quá trình thay mới da (cell renewal) bắt dầu chậm đi và sự thay đổi về sản xuất hóc môn đã gây ánh hưởng trực tiếp đến da.

Các yếu tốc ngoại sinh (Extrinsic factor) tiêu biểu là: sự phơi nhiễm tia uv (UV exposure) và hút thuốc (smoking). Dơ đó, các gốc tự do( free radical) được hình thành, và chúng tấn công cấu trúc da, phá hủy collagen và elastic, làm tổn hại đến quá trình hydrat hóa nên dẫn đến kết quả là gây rối loạn sắc to da (dyschromias), các nếp nhăn ( skin relief & wrinkle).

2. ROS là gì

Các gốc tự do oxy là tất cả các loại (species) mà mọi phần tử của nó không kết đối với những nguyên tử hoặc phân tử theo quỹ đạo khác mà có thể tồn tại độc lập. Nói chung, do electron rất thích ghép cặp để cho an toàn về mặt hóa học, các gốc tự do (redical) vận chuyển electron còn lại có hai lựa chọn, (1) ghép electron chưa có cặp (unpaired electron) với phân tử khác (tức phản ứng oxy hóa). (2) nhận electron từ phân tử khác (tức phản ứng khử)

Liên quan đặc biệt đến da là quá trình oxy hóa các phân tử sinh học quan trọng như DNA, protein và lipid. Liên quan tới gốc tự do oxy là các loại oxy hóa không gốc của trung tâm oxy, nitơ, lưu huỳnh mang tính phản ứng. Tất cả những thứ này có thể được gọi là ROS.

Hình 24-1 Oxygen-Based Reactive Oxygen Species
Hình 24-1 Oxygen-Based Reactive Oxygen Species

Bảng 24-1 Key Reactive Oxidizing Species Relevant to the Skin

Bảng 24-1 Key Reactive Oxidizing Species Relevant to the Skin
Bảng 24-1 Key Reactive Oxidizing Species Relevant to the Skin

Tổn thất chủ yếu của các ROS (gốc tự do) này được gây ra do sự dẫn dắt hình thành hydroxyl bởi phản ứng với kim loại chuyển động như sắt và đồng (iron và copper), bởi phản ứng với các gốc (radical) khác và bởi nhóm protein gián tiếp sắt sulfur (iron-sulfur).

(1) Mục tiêu của ROS

Protein, lipid và các phân tử DNA được biết là tiếp xúc nhiều nhất với thiệt hại oxy hóa. Thiệt hại này có thể cản trở chức năng bình thường và dẫn đến nhiều quá trình bệnh lý như viêm và ung thư.

1) Đối với Proteins

Các amino acid như Proline, histidine, arginine và cysteine đặc biệt quan trọng vì chúng dễ bị tấn công bởi hydroxyl radical và sự tổn hại oxy hóa. Khi ROS tấn công các loại protein và enzyme của một loại đặc biệt nào đó, chức năng của chúng sẽ bị bất hoạt.

2) Đối với Lipid

Khi oxy hóa nhằm vào màng sinh học là chủ yếu thì hiện tượng peroxy hóa lipid sẽ xảy ra. Trong quá trình này, ROS tấn công các liên kết đôi của axit béo không bão hòa đã chịu trách nhiệm cho tính lưu động của màng, dẫn đến thay đổi cấu trúc và tính chọn lọc.

3) Đối với DNA

Một vật chất sinh học khác chịu ảnh hưởng thụ cộng từ sự tấn công của ROS là axit nucleic. Khác với protein, ba zơ của axit nucleic nếu bị tấn công bởi ROS, chúng có thể được sửa chữa vơi mechanism phức tạp. Tuy nhiên, mặc dù có khả năng xử lý như vậy, sự sửa chữa vĩnh viễn vật chất di truyền vẫn có thể xảy ra, dẫn đến đột biến, gây ung thư và lão hóa.

(2) Nguồn gốc của ROS

ROS có thể xảy ra trong quá trình trao đổi chất của tế bào bình thường và là kết quả của các yếu tố môi trường bên ngoài. Tổng lượng ROS được điều chỉnh tốt bởi hệ thống phòng thủ chống oxy hóa của tế bào. Gần 98% oxy được chuyển hóa trong các tế bào được sản xuất bởi một loại enzyme gọi là cytochrom oxydasc trong ty thể. Tuy nhiên, rò rỉ từ các xích vận chuyển electron, các oxit tế bào khác nhau và các yếu tố môi trường khác nhau có thể gây ra ROS.

Đặc biệt, da hầu như không có khả năng kiểm soát về ROS được phát sinh bởi kết quả phơi nhiễm về bức xạ ion (ví dụ: X-ray. -radiation), bức xạ không ion (ví dụ: bức xạ mặt trời), chất ô nhiễm không khí (ozone. VOC), tác nhân Xenobiotic quang hóa (ví dụ, tetracycline, chlorpromazine, retinoids, v.v.)

Hình 24-2 Sources of Reactive
Hình 24-2 Sources of Reactive

Các gốc tự do có thể được lấy từ các nguồn nội sinh như phản ứng oxy hóa ty thể, phagocytosis trong quá trình viêm và tính tự do của sự chuyển hóa arachidonic acid.v.v. Từ nguồn gốc ngoại sinh của free radical, ta có thể đề cập đến bức xạ UV, đặc biệt là UVA. tiếp xúc với thuốc trừ sâu, ô nhiễm, khói thuốc lá và chất chống ung thư về nguồn nội sinh, phân tử oxy là nguồn gốc chính của free radical. Oxy tham gia vào chuỗi vận chuyển điện tử trong ty thể, bị khử bởi cytochrom oxydase trong nước và ATP được tạo ra khi NADH bị oxy hóa thành các phân tử NAD . Khi một phần tử oxy bị khử hoàn toàn, ta biết rằng khoảng 1-2% số điện tử tiêu tan trong quá trình vận chuyển trong ty thế để tạo thành superoxide và do đó các loại phản ứng như hydro peroxide và các gốc hydroxyl (OH) sẽ được hình thành.

Rối loạn chức năng ty thể do thiếu enzyme gây ra quá nhiều gốc tự do (free radical) trong tế bào chất và nhân, trở thành nguyên nhân phơi nhiễm các thành phần cấu trúc với stress oxy hóa. cấu trúc này với thành phần lipid dễ bị tấn công free radical nhất và cho thấy sự giảm dần năng lực sản xuất năng lượng tế bào. Và sự suy giảm năng lượng làm cho mô bị thoái hóa.

Một quá trình enzvme khác liên quan đến việc sản xuất các radical là xanthine được chuyển thành uric acid bởi xanthine oxyase và nitric oxide được cung cấp trực tiếp cho da bởi enzyme nitricoxide synthase. Quá trình thiếu máu cục bộ và chấn thương sau thiếu máu cục bộ cũng gây ra tình trạng stress oxy hóa.

Trong quá trình viêm, các gốc tự do chủ yếu có nguồn gốc từ bạch cầu trung tính, bạch cầu ái toan và đại thực bào, giải phóng O2 để tạo thành H2O2 . Lão hóa ánh sáng (Photoaging) chủ yếu ảnh hưởng đến lão hóa da. Bức xạ VA và UVB tương tác với các nhiễm sắc thế nội bào và cảm quang để gây ra tình trạng mất cân bằng oxy hóa (oxidative stress) và thay đổi di truyền tạm thời.

(3) Chức năng chống oxy hóa của da

Cơ thể con người có các cơ chế bảo vệ nội sinh chống lại ROS, chẳng hạn như các cơ chế hoạt động chống oxy hóa và không enzyme. Trong số các cơ chế enzyme, superoxide effutase, catalase và glutathione peroxidase là tuyệt vời, nhiều hợp chất được tổng hợp trong cơ thể hoặc thu được từ bên ngoài bằng cơ chế không enzyme.

Da đã tiến hóa hệ thống phòng thu chống ô xy hóa tinh vi và rộng rãi, tập trung vào hai mục tiêu là ngăn chặn sự hình thành của ROS và làm vô hiệu hóa ROS đã được hình thành. Một cách để ngăn chặn sự hình thành ROS là tiêu thụ năng lượng trao đổi chất để tạo và duy trì môi trường tế bào bị giảm thiểu. Nói chung, ba cặp redox sẽ duy trì tình trạng oxy hóa khử tế bào: nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH/NADP+), glutathione (GSH/GSSG). thioredoxin (TRXred/TRXox). Các chất khử sẽ này tặng các electron rồi làm trung hòa ROS.

Một phương pháp khác là tổng hợp peptide chelator hiệu quả cao như ferritin, transferrin, lactoferrin và metallicothionein. Những protein này liên kết với các ion kim loại di chuyển như Fe++ và Cu+, ngăn chúng tham gia phản ứng fenton, làm hình thành OH phản ứng cao.

1) Hệ thống chống oxy hóa nội sinh (Endogenous Antioxidant Defense System)

Antioxidant là những chất làm chậm đáng kể hoặc ngăn chặn quá trình oxy hóa các chất có khả năng oxy hóa mặc dù có mặt ở nồng độ thấp hơn chất nền. Hầu hết các chất chống oxy hóa thường có một hoặc nhiều nhóm hydroxy hoặc thiol và thường được liên kết với các cấu trúc thơm.

Trong hầu hết các sinh vật, cân bằng redox và điều hòa ROS được thực hiện bởi hai hệ thống là phản ứng chất chống oxy hóa không enzyme và phản ứng chất chống oxy hóa enzyme. Các hệ thống chất chống oxy hóa không enzyme được chia thành hai lớp, phần lớn được xác định bởi các đặc tính hòa tan của chúng

Các chất chống oxy hóa tan trong nước như Ascorbic acid, glutathione, cysteine, dihydrolipoic acid và uric acid đóng vai trò trong việc loại bỏ ROS khởi các phần tan trong nước, trong khi chất chống oxy hóa hòa tan trong chất béo chẳng hạn như tocopherol, ubiquiol, retinoid và các carotenoid khác nhau thu được từ ăn uống lại hoạt động chủ yếu trong chất béo lipid (Bảng 24-2).

Hình 24-3 Removal of reactive oxidizing species from mammalian cells
Hình 24-3 Removal of reactive oxidizing species from mammalian cells
Bảng 24-2 Nonenzymatic Antioxidants in Human Skin
Bảng 24-2 Nonenzymatic Antioxidants in Human Skin

Cái thứ hai của hệ thống chống oxy hóa tế bào là dựa trên enzyme. Bảng 24-3 liệt kê sự phân bố các enzyme chống oxy hóa chính và các phản ứng của chúng. Superoxide effutase và catalase là hai trong số các enzyme hoạt động mạnh nhất, phản ánh tầm quan trọng của việc điều hòa nồng độ 02 – và H202 nội bào.

Glutathione peroxidase là một enzyme gắn màng có vai trò quan trọng trong việc hạn chế phản ứng dây chuyền trong lipid peroxidation. Vai trò của glutathione reductase cũng rất quan trọng. Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc tái tạo glutathione (GSSH —> 2GSH) và cung cấp một lượng khử tương đương (reducing equivalent).

Bảng 24-3 Human Skin Enzymatic Antioxidant Defense System
Bảng 24-3 Human Skin Enzymatic Antioxidant Defense System

(4) Mất cân bằng oxy hóa (oxydative Stress) và lão hóa da

Lão hóa do nguyên nhân bên trong thì phức tạp và không được hiểu đầy đủ. Không giống như các cơ quan khác, da tiếp xúc với các điều kiện môi trường khác nhau gây ra mất cân bằng oxy hóa (oxydative stress) như: bức xạ mặt trời, ô nhiễm không khí, khói thuốc lá, các hợp chất nhạy cảm nội sinh hoặc ngoại sinh. Da được bảo vệ khỏi ánh nắng mặt trời (ví dụ: hông, nách, v.v.) nói chung sẽ bị lão hóa dưới tác động của các cơ chế lão hóa nội sinh (theo thời gian hoặc theo bản chất).

Về cơ bản, da lão hóa theo độ tuổi có đặc trưng là sự mất chức năng và thay đổi ngoại quan mang tính chất thời gian (ví dụ: độ đàn hồi, sắc tố đồng đều, kết cấu, V.V.). Tuy nhiên, nếu quá trình lão hóa nội sinh trùng lặp với tác động của thói quen tiếp xúc với áp lực môi trường (như bức xạ mặt trời và ô nhiễm không khí) hoặc lối sống quá mức (như sử dụng thuốc lá), thì da sẽ bị lão hóa sớm.

Về bản chất, không giống như da bị lão hóa do tuổi tác, da bị lão hóa do ánh sáng có đặc trưng là các nếp nhăn sâu, sắc tố không đều, mất độ đàn hồi nghiêm trọng của da và cấu trúc da bị giảm sút. Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng tất cả các bước sóng của ánh sáng mặt trời, UVB (280-320nm), UVA (320-400nm), ánh sáng nhìn thấy được (400-770nm) và bức xạ hồng ngoại (1R, 700-1400nm) đều góp phần vào việc lão hóa do ánh sáng. Ta thấy là UVB gây thiệt hại trực tiếp đèn DNA, trong khi UVA, bức xạ nhìn thấy và hồng ngoại lại dẫn đến sự hình thành của ROS thông qua các phán ứng quang động.

Các chất có thể hấp thụ tia tư ngoại được gọi là nhiễm sắc thể và gây ra các phản ứng quang hóa.

Có một số nhiễm sắc thể trong mô da như DNA. melanin và trans-urocanic acid. Hấp thụ bức xạ bởi các phân tử trans-urocanic acid gây ra sự hình thành oxy singlet có thể tấn công màng tế bào và tạo ra ROS khác.

Tia tử ngoại gây ra sự biểu hiện của nhiều loại enzyme metalloproteinases (MMP). Enzyme này có thể phá vỡ cấu trúc collagen. Sự ức chế tổng hợp procollagen xảy ra thông qua các cơ chế liên quan đến sự thoái hóa collagen. Do đó, ở vùng da tiếp xúc với bức xạ, hoạt động của MMP-1 và MMP-2 được tăng lên, nhưng mức độ của Procollagen và protein bị giảm so với da không bị tiếp xúc.

Montagner và Costa (2009) đã ghi chép rằng các sản phẩm oxy phản ứng được hình thành bởi tia tử ngoại làm tăng sự thoái hóa collagen và giả m tổng hợp collagen. Hình 24-4 cho thấy phản ứng phân tử đối với sự tấn công của mặt trời.

Hình 24-4 ROS Génération bv U VA Radiation, Producing, in the l.ast Instance, the Photoaging
Hình 24-4 ROS Génération bv U VA Radiation, Producing, in the l.ast Instance, the Photoaging

Sự tích lũy các sản phẩm phản ứng oxy hóa có thể tham gia vào quá trình lão hóa. Khi da tiếp xúc với tia tử ngoại, nhiều enzyme được kích hoạt, tạo ra ROS gián tiếp gây ra stress oxy hóa. Định lượng các phân tử chống oxy hóa cho thấy sự giảm các phân tử này ở da bị lão hóa và cho thấy sự suy giảm hệ thống chống oxy hóa.

Các loài radical được tạo ra từ nhiều nơi (phóng xạ, chất gây ra hóa học, các khu vực tiếp xúc với thương tích trên thân thể) gây glycation protein và làm tổn thương DNA. Ọuá trình sau này gây ra thiệt hại cho các protein cấu trúc chính như collagen và proteoglycan, góp phần gây chảy xệ da.

Ngoài việc tiếp xúc với bức xạ mặt trời mang tính chất mãn tính, hút thuốc lá cũng liên quan mật thiết đến lão hóa sớm. Một nghiên cứu sau đây của phòng thí nghiệm Krutmann cũng cho thấy việc tiếp xúc với các chất ô nhiễm không khí như vật chất tiểu thể trong không khí có liên quan đến việc da bị lão hóa sớm. Một chất gây ô nhiễm mới khác, ozone, cũng có thể liên quan đến stress oxy hóa da và liên quan đến lão hóa da sớm.

Hình 24-5 Photoinduced reactive oxygen
Hình 24-5 Photoinduced reactive oxygen

Xem thêm

SỰ THAY ĐỔI CỦA TOÀN BỘ CƠ THỂ TRONG QUÁ TRÌNH LÃO HÓA VÀ LÃO HÓA DA

TÁC ĐỘNG CỦA LASER PICOFRACTIONAL TỚI LỚP TRUNG BÌ TRONG LÃO HÓA DA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *