השעון הביולוגי והעור

ישנם מספר מנגנוני בקרה הפועלים על תנודות ומאפשרים לכל האורגניזמים החיים להתקיים: מחזורי יום/לילה, תנודות בטמפרטורה ,לחות ,זמינות מזון ולחצים סביבתיים אחרים.

לרוב תנודות פיזיולוגיות המתרחשות לאורך זמן ניתן לאפיין בצורה מחזורית של 24 שעות. כאשר האור הנראה נחשב לשעון ה"מאסטר" האורגנזימי החזק ביותר מבחינה אבולוציונית.

המונח מקצב היממה (circadian rhythm) מתייחס למקצבים הפיזיולוגיים, המטבוליים וההתנהגותיים של הגוף 24 שעות ביממה. מנגנוני השעון מתפקדים על ידי לולאות משוב שעתוק ותרגום של גנים של שעון היממה וחלבונים שלהם. איברים היקפיים, כגון העור, תורמים גם הם לקצב היממה ותיחזוק הקצביות בצורה אנדוגנית.

השפעתו של העור הנראה נעשית בפועל ע"י העיניים ולא באמצעות איברים פריפריאליים אחרים של הגוף. האור נקלט דרך רשתית העין (רטינה) ומשמש לאתחול הקוצב הראשי שממוקם בגרעין הסופר-כיאזמטי (SCN) אשר נמצא במוח ותפקידו להתחיל להתחיל סיגנלים עצביים והורמונליים אשר מתווכים פעולות ותהליכים פיזיולוגים בגוף.

אור נכנס לרשתית ומעורר איתות דרך מערכת הרטינו-היפותלמית כדי לעודד את הגרעין הסופר-כיאזמטי (SCN) ,הממוקם בהיפותלמוס הקדמי. מתווכים הורמונליים ונוירונליים מעוררים לאחר מכן שינויים התנהגותיים, מטבולית ופיזיולוגית.

העור הינו איבר שנמצא בעמדה ייחודית של ממשק בין הסביבה לאורגניזם ושניהם מקבלים ומייצרים אותות הקשורים לתזמון. מכיוון שהעור חשוף לסביבה החיצונית פונקציות שונות, כולל התגובה לסביבה, מוסדרות ומסונכרנות על ידי מרכז תנודות מונעות וניתנות לאיפוס מקומי על ידי חשיפה לגירויים כגון קרינה אולטרה סגולה (UVR),מזהמים, לחות ותנודות טמפרטורה. ההשפעה של זה על עור האדם הינה קשורה למחזוריות של תפקוד העור ותכונותיו, השליטה במקצבים, רמת התא והמולקולרית, והשלכות טיפוליות וקליניות של מקצב היממה בבריאות העור ומחלות.

השעון הראשי ב-SCN מעביר מידע תזמון לעור באמצעות שילוב של המערכת הסימפטית והורמונים מופרשים. העור כאיבר חשוף ישירות לתנאים חיצוניים, כולל טמפרטורה, אור, לחות, קרינת UV ופתוגנים. בתנאים נורמליים ובריאים, דווח כי תכונות רבות של עור האדם עוקבות בצורה מחזוריות: הידרציה ואיבוד מים טרנס-אפידרמי (TEWL), זרימת דם נימית, ייצור סבום, טמפרטורה, pH פני השטח, קצב התפשטות הקרטינוציטים ואפילו נראות הפנים. גם חדירות המחסום האפידרמלי, ותהליכי גירוי וגרד מושפעים גם הם מהמקצב הצירקדיאני.

השפעת המקצב הצירקדיאני על זרימת הדם:

בשעות הבוקר זרימת הדם בעור מאופיינת כנמוכה, עם השיעורים הגבוהים ביותר אחר הצהריים ושיא שני בשעות הערב המאוחרות ממש לפני השינה. שינה מקושרת עם ירידה בחום הגוף ואיבוד מוגבר של חום אשר נובע מעלייה בזרימת הדם לעור והגברת הטמפ' של העור.

טמפ' העור נמדדת כנמוכה ביותר בשעות הבוקר והגבוהה ביותר בשעות הערב המוקדמות, דבר אשר נמצא בקשר ישיר עם שינוי בחדירות מוגברת של העור בשעות הערב. השכבת הקרנית עוברת שינויים בהתאם למקצב היממה. בשעות הערב ישנו ביטוי מוגבר של אקווה-פורין 3 (AQP3) – תעלות מים אשר מתבטאות באפידרמיס ומווסות על ידי "שעונים מולקולריים", אשר תורמים לאובדן מים דרך העור .מכיוון שאובדן מים טרנסאפידרמלי קשור לגירוי מוגבר במקרים של אטופיק דרמטיטיס, עלייה זו באיבוד המים מהעור במהלך הערב עולה בקנה אחד עם גירוד מוגבר בלילה.

השפעת המקצב הצירקדיאני על התמיינות הקרטינוציטים:

המקצב הצירקדיאני משפיע באופן ישיר על תהליך ההתחדשות של העילית העור (האפידרמיס). באפידרמיס האנושי, שגשוג תאים קרטינוציטים במהלך הלילה גבוהה פי 30 לעומת שעות הצהריים. כמו כן תאי גזע של האפידרמיס מראים התנהגות דומה וקצב השגשוג שלהם גבוה יותר בלילה לעומת היום. האפידרמיס עובר תהליך מתמיד של התחדשות עצמית בו תאי גזע אפידרמליים "מתחייבים" לתהליך התמיינות סופי בו הן יהפכו בעתיד לתאים קרטינוציטים. שליטה מרחבית וזמנית מדויקת של התפשטות קרטינוציטים וגם תהליך מחזור התא ותזמון המוות התאי הינה קריטית לקיום תהליך התחדשות האפידרמיס, כמו גם התחלקות תאי העור, שכפול ותיקון ה-DNA ותהליכי תיקון מחשיפה לקרינה מתקיימים בשעות הערב והלילה.

השפעת המקצב הצירקדיאני על סטרס והזדקנות:

המקצב הצירקדיאני מווסת את תגובות העור ללחצים סביבתיים. הפונקציות העיקריות של העור הם הגנה מפני מגוון סטרס סביבתי, כולל קרינת UVB, טמפרטורה, פציעות כימיות ופיזיות וזיהומים מיקרוביאליים.הזדקנות הינה תהליך אשר נגרם מהצטברות סטרס חמצוני באיברים ורקמות הגוף. מחקרים שנעשו בשנים האחרונות מתמקדים בתפקוד לקוי של מקצבי הגוף ובהשפעה שלהם על תהליך ההזדקנות. נמצא כי כאשר ישנן הפרעות במקצב הצירקדיאני אשר נגרמות ע"י מוטציות גנטיות ישנה השפעה על התקצרות תוחלת החיים. גנים אלו אשר אחראים לתפקוד תקין של המקצבים נמצאו קשורים להומוסטזיס תקין ולתגובה לסטרס חמצוני. הזדקנות כרונולוגית מובילה לירידה בתפקוד של המקצב הצירקדיאני עם השלכות על תפקוד אופטימלי, מצבי שינה והתעוררות ,השפעה על שינויים בקצב גדילת שיער והופעת פיגמנטציה וכן על שינוי במחסום האפידרמלי וקצב החלמה איטי של פצעים כרוניים בקשישים.