Công nghệ Ozone, Tin công nghệ
Đánh giá ứng dụng Ozone và dầu ozon hóa trong các bệnh về da (Phần 2)
Các phản ứng dưới da đối với sự tiếp xúc ôzôn trong môi trường
Da, cùng với đường hô hấp khi tiếp xúc trực tiếp với các chất ô nhiễm môi trường bao gồm O3, một thành phần quan trọng của sương mù quang hóa. Mặc dù nhiều nghiên cứu đã ghi nhận tác động của O3 trên đường hô hấp ở động vật và người, gần đây một số nghiên cứu mô tả tác động của nó trên mô da đã được công bố.
Da bao gồm hai lớp chính, lớp hạ bì bên trong, chủ yếu bao gồm các nguyên bào sợi và chất nền mô liên kết, và lớp biểu bì bên ngoài, chứa các tế bào sừng, bằng cách phân hóa dần dần để tạo thành các tế bào giác mạc, trở nên cố định trong một ma trận lipid và cùng nhau bao gồm lớp ngoài cùng một phần của biểu bì, lớp sừng (SC).
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc với O3 dẫn đến sự cạn kiệt của cả chất chống oxy hóa hòa tan trong nước và chất béo như axit uric, axit ascorbic và tocopherol, và điều này đi kèm với sự gia tăng các thông số của cả quá trình peroxy hóa lipid và biến đổi protein, chủ yếu ở các lớp da ngoài cùng.
Trong các nghiên cứu sâu hơn, các tác giả cũng có thể chỉ ra rằng việc những con chuột không có lông tiếp xúc với O3 sẽ không chỉ làm suy giảm mức độ chống oxy hóa và làm tăng các dấu hiệu oxy hóa mà những phân tử này có thể tạo ra phản ứng tích cực của tế bào.
Những hiệu ứng này có thể được tóm tắt ngắn gọn như sau.
(1) Cảm ứng các yếu tố phiên mã nhạy cảm oxy hóa khử
Ozone, giống như nhiều thách thức môi trường khác, có thể kích hoạt các yếu tố phiên mã nhạy cảm với oxy hóa khử như yếu tố hạt nhân kB (NFkB). Yếu tố phiên mã này hoạt động như một chất kích hoạt cho vô số gen tiền viêm (IL-8, TNF α , TGF β) và các phân tử kết dính (ICAM và VCAM). Các nhà khoa học đã đánh giá rằng O3 có thể kích hoạt NFkB bằng cách sử dụng cả hệ thống in vitro và in vivo. Bằng cách sử dụng tế bào sừng bất tử của con người (tế bào HaCaT), có thể thấy rằng O3 gây ra sự hoạt hóa NFkB bằng xét nghiệm dịch chuyển di động điện di (EMSA). Ozone gây ra sự kích hoạt phụ thuộc vào liều lượng của yếu tố phiên mã. Hiệu ứng này có khả năng bị ảnh hưởng bởi ROS, đặc biệt là H2O2 , vì nó bị ức chế bởi quá trình ủ tế bào với chất chống oxy hóa hòa tan trong lipid (tocopherol).
(2) Cảm ứng protein sốc nhiệt (HSP) và các dấu hiệu viêm
Kết quả của việc cảm ứng các yếu tố phiên mã, tiếp xúc với O3 (6 ngày đến 0,8 μg / mL trong 6 giờ / ngày) gây ra sự biểu hiện của các dấu hiệu tiền viêm trong các chất đồng nhất trên da như cyclooxygenase-2 (COX-2). Cảm ứng này đi kèm với sự gia tăng mức độ của protein sốc nhiệt (HSP) 32, còn được gọi là heme oxygenase-1 (HO-1). Trong bài báo này, các nhà nghiên cứu đã chứng minh sự điều chỉnh HSPs 27, 32 và 70 trong da chuột đồng nhất khi tiếp xúc với O3 . HSP27 cho thấy phản hồi sớm nhất (2 giờ) và cao nhất (gấp 20 lần) với O3 so với cảm ứng chậm (12 giờ) của HSP70 và HO-1. HSP27 được biểu hiện chủ yếu ở lớp biểu bì trên da người, trong khi HSP70 biểu hiện chủ yếu ở lớp hạ bì so với lớp biểu bì. Những khác biệt về vị trí giữa HSP27 và HSP70 có thể giải thích thời gian cảm ứng khác nhau của các protein khi tiếp xúc với O3. Do đó, các hợp chất hoạt tính sinh học được tạo ra có thể chịu trách nhiệm cho việc cảm ứng HSP giống như sau khi chiếu tia UV.
(3) Cảm ứng ma trận Metalloproteinase (MMPs)
Trong số nhiều hệ thống bị thay đổi trên da bởi các chất ô nhiễm môi trường, MMP là một trong những mục tiêu chính. Trên thực tế, tiếp xúc với O3 có thể ảnh hưởng đến sự tổng hợp và / hoặc hoạt động của chúng với những hậu quả hợp lý đối với việc tái tạo mô và chữa lành vết thương. Trong họ MMP, MMP-2 và MMP-9 là những thành viên duy nhất có thể phân hủy collagen loại IV của màng cơ bản. MMP-2 tham gia vào các quá trình bệnh lý như tổn thương da tiền ung thư / ung thư sau khi tiếp xúc với tia cực tím; hơn nữa, MMP-2 có khả năng phân cắt các chất nền khác, ngoài collagen loại IV, bao gồm các MMP khác và do đó có thể (gián tiếp) kiểm soát sự suy thoái và tái tạo chất nền ngoại bào.
MMP-9, giống như MMP-2, đóng một vai trò trong quá trình lão hóa da của con người phát triển khối u, cũng như trong các tổn thương da khác như bệnh vẩy nến và viêm da. Trong một nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học chứng minh rằng O3 có thể ảnh hưởng đến hoạt động của MMP. Rất có thể việc tạo ra các phân tử hoạt tính sinh học có thể là nguyên nhân của sự kích hoạt đó. Nó cũng đã được chứng minh rằng O3 có thể tạo ra NO thông qua việc kích hoạt iNOS trong các mô da. Khi được tạo ra dư thừa, NO, có thể kết hợp với superoxide để tạo thành peroxinitrit (có nguồn gốc từ các nguồn khác) có thể kích hoạt các MMP, đặc biệt là MMP-9. Do đó, sự gia tăng của ứng suất oxy hóa sau khi O3 tiếp xúc, cộng với sự tương tác giữa O2 và các phân tử hoạt tính nitơ có thể là cơ chế chính dẫn đến các hoạt động MMPs tăng cường trong các mô da. Điều này cũng có thể là kết quả của sự mất cân bằng giữa MMPs và các chất ức chế nội sinh của chúng, chất ức chế mô của metalloproteinase (TIMPs).
Trên thực tế, các hoạt động của MMP được điều chỉnh bởi TIMP, có thể được tạo ra bởi vô số loại tế bào hiện diện trong mô da. Trong khi hoạt động MMP bị thay đổi bởi O3, cả biểu thức mức TIMP-1 và TIMP-2 đều không bị ảnh hưởng. Việc thiếu các thay đổi ở mức TIMP-1 và 2, kết hợp với hoạt động gia tăng của MMP cho thấy O3 có thể gây ra sự gia tăng thực sự trong suy thoái ma trận. Mặt khác, trong một nghiên cứu so sánh nơi da bình thường tiếp xúc trong hai giờ với nồng độ ôzôn thực tế với môi trường, chỉ gây ra trạng thái stress oxy hóa vừa phải ở mức độ của lớp sừng mà không tạo ra phản ứng lâm sàng rõ ràng.
Các phản ứng liên quan đến tuổi da khi tiếp xúc với ôzôn: Chữa lành vết thương
Việc chữa lành vết thương là một quá trình quan trọng trên da và nó đã được biết là bị ảnh hưởng bởi quá trình oxy hóa và cũng suy giảm khi tuổi tác ngày càng tăng. Mặc dù trình tự chính xác của quá trình chữa lành vết thương rất phức tạp, nhưng quá trình chữa lành vết thương trên da bắt đầu bằng sự biến đổi dựa trên yếu tố tín hiệu của vết thương của các tế bào sừng tĩnh thành các tế bào có khả năng sao chép và di chuyển. Sau khi biến đổi, các tế bào này biểu hiện một loạt các phân tử thúc đẩy sự xâm nhập của chất nền biểu mô bị thương và tái biểu mô của bề mặt vết thương. Chậm lành vết thương ở người cao tuổi đã được mô tả rõ ràng.
Như đã đề cập ở trên, tiếp xúc với O3 cũng liên quan đến việc kích hoạt yếu tố phiên mã NFkB, yếu tố quan trọng để điều chỉnh các phản ứng viêm và cuối cùng là chữa lành toàn bộ vết thương. Tiếp xúc với O3 làm tăng mức độ của Yếu tố tăng trưởng biến đổi (TGF- β ), một yếu tố quan trọng trong quá trình tái tạo mô. Có thể tóm tắt rằng mặc dù O3 là một chất oxy hóa, có thể kích thích chữa lành vết thương, nhưng nó sẽ bất lợi trong “môi trường lão hóa” do sự gia tăng căng thẳng oxy hóa phụ thuộc vào nồng độ. Do đó, những khía cạnh này có ý nghĩa sinh học cũng như thực tiễn và cần được nghiên cứu thêm.
Trong một nghiên cứu gần đây, các tác giả đã chứng minh tác dụng có hại của O3 đối với việc chữa lành vết thương trên da ở động vật già. Trên thực tế, khi chuột non (8 tuần tuổi) và chuột già (18 tháng tuổi) không có lông với các vết thương chuyên dụng có độ dày hoàn toàn được tiếp xúc với 0,5 μ g / mL O3 trong 6 giờ mỗi ngày, tốc độ liền vết thương bị trì hoãn đáng kể trong nhóm cũ. Tác giả của nghiên cứu cũng cho thấy sự cảm ứng của quá trình oxy hóa protein và lipid được đánh giá là những thay đổi trong quá trình oxy hóa protein (cacbonyl) và peroxy hóa lipid (4-hydroxynonenal, các sản phẩm HNE) ở chuột già so với chuột trẻ trong giai đoạn sau của quá trình lành vết thương trên da. O3 có những tác động khác nhau tùy thuộc vào độ tuổi của chuột. Trên thực tế, nó làm trì hoãn đáng kể quá trình đóng vết thương ở chuột già, trong khi ở chuột non, nó dẫn đến xu hướng tăng nhanh trong vài ngày đầu tiên tiếp xúc. Điều này có thể là do đặc tính kháng khuẩn của O \3 , vì nó đã được chứng minh rằng việc áp dụng phương pháp ozon hóa “kỵ nước” giúp làm sạch nhanh bề mặt vết thương khỏi các khối pyonecrotic, thúc đẩy loại bỏ nhiễm trùng và do đó làm giảm đáng kể thời gian điều trị của bệnh nhân. Gần đây, phương pháp điều trị lâm sàng sử dụng liệu pháp oxy hyperbaric chứng minh rằng tăng O 2 sức căng tại vị trí vết thương làm tăng sự hình thành mô hạt, tăng cường đóng vết thương nhanh và cải thiện quá trình chữa lành vết thương da bị suy giảm; do đó, xu hướng đóng vết thương tăng nhanh ở nhóm dân số trẻ có thể là do giảm nhiễm khuẩn và / hoặc tăng sức căng O2 do tiếp xúc với O3 ở vùng vết thương.
Trong trường hợp này, một trong những quá trình thúc đẩy tác động của O3 đối với việc chữa lành vết thương cũng có thể là sự điều biến của yếu tố phiên mã NFkB. Điều thú vị là, mối quan hệ liều lượng – tác dụng giữa mức độ căng thẳng oxy hóa và NFkB thể hiện theo hai giai đoạn: trong khi mức độ căng thẳng oxy hóa vừa phải kích hoạt NFkB thông qua cơ chế độc lập IkB kinase, mức độ căng thẳng oxy hóa cực cao đã được chứng minh là có thể ức chế sự hoạt hóa NFkB bằng cách ngăn chặn IkB sự phosphoryl hóa α. Một lời giải thích tiềm ẩn cho tác động khác biệt ở động vật già là mức độ căng thẳng oxy hóa sinh ra do tiếp xúc với O3 kết hợp với quá trình lão hóa gây ra mức độ căng thẳng oxy hóa ức chế IkB αphosphoryl hóa, do đó dẫn đến sự suy giảm hoạt hóa NFkB. Phát hiện này phù hợp với những gì đã đề cập trước đây rằng tiếp xúc với O3 gây ra sự suy giảm chất chống oxy hóa da.
Sự giải thích này cũng được củng cố bởi dữ liệu về TGF- β, một bộ điều biến quan trọng của quá trình tái tạo mô và có liên quan đến cả trạng thái NFkB cũng như mức độ căng thẳng oxy hóa trong toàn bộ quá trình chữa lành vết thương. Mức TGF β giảm trong cả không khí và O3 tiếp xúc với chuột già cũng như cảm ứng TGF β thấp hơn khi tiếp xúc với O3 ở động vật già cho thấy rằng sự chậm trễ được lưu ý trong quá trình đóng vết thương có thể liên quan đến các khiếm khuyết trong NFkB phụ thuộc vào stress oxy hóa tình trạng cũng như mức độ căng thẳng oxy hóa và tín hiệu TGF β ở chuột già trong giai đoạn lành vết thương sau này.
Xem thêm:
Đánh giá ứng dụng Ozone và dầu ozon hóa trong các bệnh về da (Phần 1)
Đánh giá ứng dụng Ozone và dầu ozon hóa trong các bệnh về da (Phần 3)