תהליכים מחזוריים במנגנוני ההגנה של העור חושפים שלתהליך השיזוף יש שעון ביולוגי, כך גילו מדענים מאוניברסיטת תל אביב ומהטכניון. המדענים גילו תהליך מחזורי, בן 48 שעות, שמסנכרן בין מנגנוני ההגנה שמתעוררים בעור לאחר חשיפה לקרניים אולטרה-סגולות (UV).

המחקר, אותו הובילה פרופסור כרמית לוי והדוקטורנטית הגר מלכוב מהמחלקה לגנטיקה של האדם וביוכימיה בפקולטה לרפואה באוניברסיטת ת"א, זיהו תהליך המסנכרן בין מנגנוני ההגנה הטבעיים של העור. על פי הממצאים, מדובר בתהליך מחזורי המתפשט בעור בצורת גל במשך 48 שעות לאחר החשיפה לקרני UV. החוקרים מצאו כי חשיפה לשמש בתדירות של פעם ביומיים מובילה לפעולה מיטבית של המנגנון ולשיזוף אופטימלי.

"החשיפה של העור מפעילה שתי מערכות הגנה: תגובת לחץ ותגובת פיגמנטציה. הראשונה בדקות הראשונות והשנייה כעבור שעות" פותח המחקר, "התגובה הראשונית לטווח הקצר עובדת על התהליכים המהירים כגון תיקון DNA , גיוס מערכות החיסון ועוד. בטווח הארוך מדובר על תהליך פיגמנטציה אשר בתורם בעיקר מגנים על ה-DNA מפני עיוותים אפשריים בעקבות החשיפה לקרני UV".

לדברי פרופסור לוי, "במהלך האבולוציה, כשהאדם איבד את הפרווה שהגנה על עורו, התפתחו בעור שלנו מנגנוני הגנה טבעיים שמתעוררים בעקבות חשיפה לקרני השמש. אחד מהם הוא מנגנון הפיגמנטציה, או השיזוף, שיוצר הגנה פיזית-מכאנית על העור. מנגנון נוסף מגייס את מערכת החיסון לתקן נזקי DNA הנגרמים על ידי קרינת UV ועלולים לגרום להתפתחות סרטן העור".

על פי המחקר, למרות ששני המנגנונים נועדו לשמש את אותו תהליך פיזיולוגי, לא היה ברור עד היום מה הקשר בין שניהם. החשיפה היומיומית לקרינה האולטרה סגולה מקרני השמש מעוררת פיגמנטציה של העור באופן הרבה יותר חזק מהתדירות הגבוהה של החשיפה היומיומית, וכל זאת ללא הגברה בתגובה ההגנה המזוהה עם הלחץ. החוקרים טוענים שבעזרת שימוש במודלים מתמטיים והבחנה אמפירית, הם גילו שמתקיים על ידי מנגנון הפיקוח (חלבון MITF) סנכרון בין תגובות הלחץ והפיגמנטציה ויותר מזה – המערכת משמשת כמנגנון הגנה מפני קרינת UV

אחד הנושאים המרכזיים אותם בחנו החוקרים מאוניברסיטת ת"א היה מנגנון התדירות. לשם כך הם חשפו דגימות של עור אדם לקרני UV בעוצמה קבועה – ברמה של שמש קיצית בצהרי היום – אך בתדירויות שונות: כל יום, פעם ביומיים, חשיפה לסירוגין וכו'.

"להפתעתנו גילינו שדווקא חשיפה של פעם ביומיים, ולא חשיפה יום-יומית – גורמת לשיזוף אופטימלי," אמרה פרופסור לוי. "למעשה הראינו שלתדירות החשיפה יש חשיבות רבה, וחיפשנו הסבר לתופעה".

החוקרים דגמו את העור בכל שעה לאחר החשיפה ואספו נתונים מגוונים על תגובת מערכות ההגנה לחשיפה בתדירויות שונות. בין השאר הם מדדו רמות של חלבונים שונים  בעור, רמות פיגמנטציה, RNA ותיקון ה-DNA. הם גילו שחלבונים המבטאים גנים מסוימים מופיעים בעור ברצף מסודר ומסונכרן היטב במהלך 48 השעות שלאחר החשיפה לקרינת UV. בתוך המחקר, כותבים החוקרים, שהם מדגימים כיצד חשיפה יומיומית לקרני UV מביאה לתהליכי פיגמנטציה נמוכים יותר בהשוואה לחשיפה של פעם ביומיים

כדי להעמיק את הבנת התהליכים חברו החוקרים מתל אביב לפרופסור-משנה שי שן-אור מהפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט בטכניון. בטכניון  בנו מודל מתמטי שהראה כי רמות החלבון MITF, האחראי למנגנוני ההגנה של העור, עולות וירודות בעור בצורת גל הדועך עם הזמן, ועל ידי כך מפעיל את מנגנוני ההגנה באופן מסונכרן. מכיוון שהתפשטות הגל אורכת 48 שעות, חשיפה נוספת במהלך פרק הזמן הזה משבשת את פעילותו.

"במהלך המחקר גילינו, שישנה מערכת יחסים זמנית אשר מפוקחת באופן הדוק בין מנגנון תגובת הלחץ למנגנון  הפיגמנטציה להגנת העור" מצוין במחקר "מערכת היחסים הזמנית הזו נשלטת על ידי דינמיקת הפעולה של מנגנון הפיקוח בחלבון MITF. על ידי שימוש במודלים מתמטיים ובדיקות השוואתיות, הגענו למסקנה שהדינמיקות של חלבון MIFT בתגובה לחשיפה לקרני UV הם תוצאה של לולאת בקרה שלילית כפולה ברמות התרגום והקידוד של המערכת".

"דמיינו לעצמכם שזרקתם אבן לתוך אגם, והיא יצרה מעגלים מתפשטים של גלים" הסביר פרופסור שן-אור, "אם תזרקו אבן נוספת לפני שהגל הראשון דעך, הגל שתיצור האבן השנייה ישבש את התפשטותו של הגל הראשון. זה בדיוק מה שקורה בעור. חשיפה נוספת לשמש במהלך פעילותו של גל הסנכרון הראשון מפחיתה את יעילות הפעולה של מערכות ההגנה על העור".

לסיכום, אמרה פרופסור לוי כי "גילינו שהמחזור הביולוגי של מנגנוני ההגנה בעור הוא 48 שעות, וזאת בניגוד לחשיפה הטבעית לשמש המתרחשת כל יום, כלומר במחזור של 24 שעות. כעת אנחנו מנסים להבין את הסיבה לכך. ייתכן שהיא קשורה לביטוי של ויטמין D, שקשור לחשיפה לשמש ומגיע לשיאו כל 48 שעות. בכל מקרה אנחנו ממליצים לכולם שכדי להשיג הגנה אופטימלית לאחר חשיפה לשמש, תנו למנגנון הטבעי בעורכם להשלים את פעולתו ואל תרבו בחשיפה לשמש בתדירות גבוהה".