Ученые обнаружили, что кожа определяет время независимо от мозга.

Кальмары, осьминоги, каракатицы, амфибии и ящерицы-хамелеоны — это животные, способные мгновенно менять цвет своей кожи. В их коже есть фоторецепторы, которые работают независимо от мозга. Эти рецепторы являются частью семейства белков, известных как опсины.

У млекопитающих тоже есть подобные белки. Наибольшее их количество находится в сетчатке глаза. Речь идет о фотопигментах, отвечающих за цветное зрение (конусные опсины) и светочувствительность (родопсин). Хотя предыдущие исследования показали, что белки опсина встречаются и не только в глазах млекопитающих, информации о том, на какие функции они могут влиять, было мало.

Исследование, опубликованное 10 октября в Current Biology, показало, что тип опсина, называемый нейропсином и встречающийся в волосяных фолликулах мышей, синхронизирует биологические часы кожи с циклом день-ночь независимо от глаз или мозга.

«Это первая демонстрация функционального значения фоторецепторов, контролирующих циркадный ритм у млекопитающего вне глаз», — говорит Итан Бур, доцент кафедры офтальмологии Медицинского факультета Вашингтонского университета.

Бур рассказал, что когда млекопитающие эволюционировали, мозг взял на себя задачу информировать все органы тела, день сейчас или ночь. Но, по его словам, на самом деле кожа обладает своими собственными фоторецепторами. Их основой являются нейропсины —  гены семейства опсинов, назначение которых стало понятно ученым только сейчас. Это означает, что кожа может чувствовать день или ночь, даже если она культивируется сама по себе в чашке Петри.

«Если имитировать перемещение выращенной кожи из Сиэтла в Японию (имитируя изменения света в разных часовых поясах), то она понимает, что часовой пояс изменился, и адаптируется к новому часовому поясу за несколько дней благодаря именно нейропсину», — говорит еще один автор исследования, Расс ван Гелдер, профессор и заведующий кафедрой офтальмологии Медицинской школы UW.

Какие будут последствия в разрезе медицины, еще до конца не ясно. Исследования, проведенные в других лабораториях, показали, что важные аспекты физиологии кожи находятся под контролем циркадных часов. Например, работа группы лауреата Нобелевской премии Азиза Санкар в Университете Северной Каролины показала, что ультрафиолетовое излучение ранним утром в пять раз более вредоносно, по сравнению с тем же воздействием в конце дня, если речь идет о возникновении рака кожи у мышей. Это связано с суточными изменениями в способности кожи к восстановлению поврежденных ДНК.

Следующий этап исследований — выяснить, будет ли кожа заживать лучше под действием определенных типов света.

«Хотя наши исследования еще продолжаются, мы предполагаем, что определенные цвета света в определенное время суток будут влиять на заживление кожи», — поделились ожиданиями ведущие авторы Ричард Ланг и Чайлд Цинциннати. Потенциал использования биолоических ритмов для совершенствования медицинской практики постоянно растет. Недавние исследования показали, что сроки приема лекарственных средств в определенные часы дня или ночи могут оказать существенное влияние на их эффективность. Вероятно, то же самое относится и к кожным образованиям.

В последнем эксперименте команда ученых использовала мышей без фоторецепторов сетчатки и с нефункциональным геном меланопсином. Обычно фоторецепторы сетчатки в сочетании с меланопсином информируют циркадные часы мозга о том, светлое сейчас время суток, или нет. Таким образом, экспериментальные мыши не смогли синхронизировать свое поведение со циклом день-ночь. Однако поведение мышей оставалось синхронизированным с реальным временем суток. Некоторые мыши просыпались на рассвете, некоторые — в сумерках. Обычно мыши активны ночью, но некоторые начинают бегать в своих колесах до наступления темноты. Несмотря ни на что, кожа способна использовать нейропсин, чтобы определить время суток.

Дальнейшие исследования в данной сфере могут совершить переворот в медицине и физиотерапии. Кстати, о последней: доменная зона .physio для соответствующей сферы здравоохранения уже существует. Слышали о такой?