Uit een recent onderzoek blijkt dat ultraviolette straling de microstructuur van de menselijke huid verandert, vooral het effect op collageen, waardoor de huid sterker wordt. Deze studie geeft inzicht in de biologische redenen waarom de huid van mensen er “leerachtig” uitziet na langdurige blootstelling aan de zon.
Algemeen wordt aangenomen dat langdurige blootstelling aan de zon de huid uiteindelijk zal verharden. Denk aan de ‘leerachtige’ huid van boeren, wegpersoneel en anderen die lange tijd buiten werken, of die in de zomer de serre of het strand bezoeken.
Ondanks deze observaties hebben echter tot nu toe weinig studies biologisch verklaard waarom dit gebeurt.
Onderzoekers van de Binghamton University publiceerden onlangs een studie in de Journal of Mechanical Behavior of Biomedical Materials waarin werd onderzocht hoe ultraviolette straling de microstructuur van de menselijke huid verandert. Vooral collageen wordt getroffen, het vezelachtige eiwit dat weefsels, pezen, kraakbeen en botten in ons hele lichaam bij elkaar houdt.
"We willen hier geen angstfactor 'niet naar buiten in de zon' toevoegen", zegt Guy German, universitair hoofddocent bij de afdeling Biomedische Technologie aan de Binghamton University. "Maar langdurige blootstelling aan UV-stralen verhardt de huid en leidt tot een verhoogd risico op kanker."
Abraham Ittycheri, een doctoraalstudent aan de Thomas J. Watson School of Engineering and Applied Science's Department of Biomedical Engineering, Zachary Lipsky '21, Ph.D., en assistent-professor Tracy Hookway leidden het onderzoek met German.
De nieuwe studie bouwt voort op eerder onderzoek van German en Lipsky, dat zich richtte op het stratum corneum, de bovenste laag van de huid. Deze keer vergeleek het team van Binghamton University huidmonsters van volledige dikte voor en na verschillende niveaus van blootstelling aan UV.
"Een manier om de materiaaleigenschappen van de huid te karakteriseren is door mechanische rektesten op de huid uit te voeren. Als de huid gemakkelijk uitrekt, is deze relatief soepel, maar als het veel moeilijker is om uit te rekken, kun je zeggen dat het veel stijver is," zei Ittycheri. "Mijn experiment was om te zien wat de afzonderlijke effecten van UV-stralen zijn en deze te vergelijken met een situatie waarin de huid niet wordt blootgesteld aan UV-stralen."
De onderzoekers ontdekten dat naarmate de huid meer UV-straling absorbeert, de collageenvezels in de huid dichter op elkaar worden gepakt, wat resulteert in een grotere stijfheid en waardoor het weefsel moeilijker te breken is. De Duitsers geloven dat dit te maken heeft met de cross-linking ageing-theorie, die stelt dat de accumulatie van slechte moleculaire bindingen in de loop van de tijd leidt tot cellulaire disfunctie.
Hookway, die eerder dit jaar een National Science Foundation CAREER Award ontving voor haar werk op het gebied van hartcellen, gelooft dat er overeenkomsten zijn in de manier waarop hartcellen en huidcellen met schade omgaan, ook al zijn hun functies heel verschillend.
"Ons lichaam heeft deze natuurlijke reactie wanneer welk weefsel dan ook schade oploopt, en die schade zal waarschijnlijk optreden in het stratum corneum," zei ze. "Ten eerste moet, als er enige vorm van verzwakking is, dit gecompenseerd worden door de rest van het weefsel, anders krijg je een catastrofaal falen. Hetzelfde gebeurt met het hart als je een hartinfarct krijgt: je krijgt littekens en je hart zal niet meer op dezelfde manier werken."
Ze voegde eraan toe dat de reactie van het lichaam soms is om je in leven te houden, maar dat dit niet noodzakelijkerwijs een goed resultaat is en op termijn tot andere medische problemen kan leiden. Als we begrijpen hoe dit gebeurt, kunnen toekomstige artsen de reacties in gezondere richtingen sturen.
Na deze studie zijn verdere samenwerkingen tussen Iticelli, Gelman en Hukovi al in de maak. Onze huid is het grootste orgaan van het lichaam en de eerste verdedigingslinie tegen micro-organismen en andere externe agressies, dus het is uiteraard nuttig om deze te behouden en zelfs te versterken.
"Elke verstoring van de normale processen van de huid kan uiterst gevaarlijk en schadelijk zijn voor onze algehele levensstijl", zegt Ittycheri. "En dan hebben we het nog niet eens over het schoonheidsaspect. Als iemands huid er niet goed uitziet, daagt dat de perceptie van zichzelf uit."