Krem z filtrem przeciwsłonecznym – przyjaciel czy wróg? - A. Wnuk

Artykuł nagrodzony w Konkursie popularyzatorskim dla Młodych Naukowców.

Benzofenon-3 (BP-3) jest najczęściej używanym filtrem UV. W Europie BP-3 może stanowić nawet 10% kosmetyku. Najnowsze dane epidemiologiczne wykazały silną korelację między prenatalnym narażeniem na BP-3 a ryzykiem wystąpienia choroby Hirschprung’a, która objawia się deficytem unerwienia jelit u noworodków. W związku z podejrzeniem, że BP-3 wpływa szkodliwie na organizm człowieka, w USA, Japonii i Korei Płd. ograniczono jego zawartość do 5%. Należy zauważyć, że BP-3 stanowi składnik wielu codziennie używanych kosmetyków (np. szampony, płyny do kąpieli), a nie tylko kremów przeciwsłonecznych. Badania populacyjne wykazały, że BP-3 z łatwością wnika do naszego organizmu przez skórę i tylko w niewielkim stopniu zostaje z niego wydalony. Zważywszy na fakt, że BP-3 z łatwością akumuluje się w tkance tłuszczowej człowieka (~5 mg BP-3/kg tk.tłuszcz.), należy podejrzewać, że poszczególne dawki BP-3 z kolejnych aplikacji kosmetyków akumulują się i oddziałują bardzo niekorzystnie na organizm ludzki. Szczególnie wrażliwy na szkodliwe działanie BP-3 może być mózg składający się w co najmniej 60% z tk. tłuszczowej. 

Biorąc pod uwagę powyższe dane, ideą moich badań było poznanie mechanizmów działania BP-3 w embrionalnych komórkach nerwowych mózgu ssaków. Na podstawie moich doświadczeń dowiodłam, że komórki nerwowe będące na wczesnych etapach rozwoju są bardzo wrażliwe na toksyczne działanie wszechobecnego BP-3. Narażenie na ten związek (w stężeniu odpowiadającym jego akumulacji w tkance tłuszczowej człowieka) powoduje nadmierną i niekontrolowaną śmierć komórek nerwowych w wyniku apoptozy. Fizjologiczna apoptoza („samobójcza śmierć”) odpowiada głównie za eliminację nadmiernej liczby komórek, a także za usuwanie tych uszkodzonych i bezużytecznych. Jednak apoptoza towarzyszy także procesom chorobotwórczym; szacuje się, iż bierze udział w połowie znanych obecnie chorób, z neurodegeneracjami włącznie. Procesy apoptotyczne inicjowane przez BP-3 wywołują nie tylko wzrost aktywności kaspazy-3 (enzym wykonawczy apoptozy) i dehydrogenazy mleczanowej (charakteryzuje stany chorobowe przebiegające z martwicą), ale prowadzą także do zaburzeń funkcjonowania mitochondrium, czego konsekwencją jest śmierć komórek nerwowych. Potwierdzeniem zmniejszonej przeżywalności komórek pod wpływem BP-3 było wykorzystanie barwnika, kalceiny. Zaś apoptotyczna fragmentacja jąder komórkowych została uwidoczniona dzięki barwieniu Hoechst 33342. Nowoczesna analiza przy pomocy mikromacierzy dowiodła, że BP-3 stymuluje także transkrypcję genów związanych z apoptozą. 

Autofagia („samozjadanie”) jest kolejnym ważnym procesem prowadzącym do degradacji zwłaszcza białek i organelli komórkowych. Autofagię można porównać do „komórkowego sprzątania”, w którym funkcję śmietnika pełnią pęcherzyki – autofagolizosomy. Zaburzenie autofagii jest wiązane z etiologią chorób neurorozwojowych, m.in. autyzmu. Autofagia może wpływać ochronnie na neurony, poprzez usuwanie toksycznych agregatów białek. Z moich badań wynika, że BP-3 hamuje transkrypcję genów zaangażowanych w autofagię, czemu towarzyszy zahamowanie tworzenia autofagolizosomów. To właśnie w nich zachodzi proces degradacji wielkocząsteczkowych, niepotrzebnych elementów komórki, a BP-3 spowalnia lub nawet powstrzymuje ten proces. W efekcie, w komórkach nerwowych gromadzą się niepotrzebne składniki, które z czasem mogą stać się dla nich toksyczne. 

Narażenie na czynniki środowiskowe organizmu będącego na wczesnym etapie rozwoju może się przyczynić do wystąpienia chorób o podłożu epigenetycznym (np. autyzmu i schizofrenii). Status epigenetyczny zależy od modyfikacji DNA i białek histonowych będących podstawą stabilności materiału genetycznego. Modyfikacje takie jak metylacja DNA oraz acetylacja białek histonowych powodują zmiany ekspresji genów, które mogą być dziedziczone. Moje badania dowiodły, że BP-3 zakłóca status epigenetyczny neuronów czego dowodem jest zahamowanie metylacji DNA, co może prowadzić do nasilenia ekspresji genów. BP-3 zmniejsza również aktywność enzymów takich jak deacetylaza histonowa (HDAC) czy acetylotransferaza histonowa (HAT), które odpowiadają za regulację aktywności materiału genetycznego. Z moich badań wynika, że prenatalna ekspozycja na filtr UV, jakim jest BP-3, może doprowadzić do powstania zaburzeń, które ujawnią się dopiero w dorosłym układzie nerwowym.

Wykonane przeze mnie badania mogą się przyczynić do wycofania lub też kontrolowanego użycia BP-3, a także do opracowania zasad profilaktyki ograniczającej narażenie rozwijającego się układu nerwowego na tę substancję.

Agnieszka Wnuk

Instytut Farmakologii PAN

Zakład Neuroendokrynologii Doświadczalnej

Strona www: http://if-pan.krakow.pl/pl/zaklady/Zaklad-Neuroendokrynologii-Doswiadczalnej/

e-mail: wnuk@if-pan.krakow.pl

Preludium 7 nr 2014/13/N/NZ4/04845 „Neurotoksyczne działanie benzofenonu-3 : znaczenie receptorów estrogenowych oraz receptora retinoidowego X alfa” (kierownik projektu: mgr Agnieszka Wnuk)