Wundheilung

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UV-Bestrahlung der Haut

Die Bestrahlung der Haut mit UV Licht hat umfassende Auswirkungen, die beispielsweise die Bräunung, die Immunmodulation und die Synthese von Vitamin D bewirken.
UV Strahlung trägt durch DNA Schäden und die Modulation des Immunsystems, bei der entzündliche und immunsuppressive  Stoffwechselwege involviert werden,  zur Karzinogenese bei. UV Strahlung ist entsprechend ihrer Wellenlängen in drei Bereiche eingeteilt: UVA (400–320 nm), UVB (320–290 nm) und UVC (290–200 nm). Vom Sonnenlicht, das die Erde erreicht gelangen etwa 95 % der UVA-Strahlung an die Erdoberfläche und nur  1 – 10 % der UVB Strahlung. Der Rest wird wie die gesamte UVC-Strahlung von der Atmosphäre, im Wesentlichen von der Ozonschicht, absorbiert. UV Strahlung wirkt direkt auf Makromoleküle in der Haut wie Proteine, Lipide und die Nukleinsäuren. Wenn durch die UV-Strahlung Nukleinsäuren von Genen betroffen sind, die in Prozessen wie Apoptose, Zellzyklussteuerung oder  genetischen Reparaturmechanismen involviert sind, kann es zu  zellulärer  Transformation und zur Tumorentstehung kommen.
Mutationen können durch reaktive Sauerstoff-spezies ausgelöst werden. UVA kann durch die Generierung von Singulett-Sauerstoff oder einer Typ 1 Fotosensibilisierung die oxidative Modifikation der Nukleinsäurebasen auslösen. Im Wesentlichen sind hier die Guaninbasen betroffen. Durch die Reaktion des reaktiven Sauerstoffs mit Guanin entsteht 8-Hydroxyguanin, was nun die Basenpaarung mit Adenin nicht mehr ermöglicht und es kommt zu einer G>C Substitution, die eine Transition zur Folge hat.  In Abbildung 1 sind die resultierenden Basenpaarungen dargestellt.

oxoGuaninAbbildung 1: Nach Entstehung des Oxoguanins durch die Reaktion mit einem Sauerstoffradikal kommt es  zu einer G-T Transversion als Folge der Substitution des Guanins durch Cytosin (Quelle: WIKIPEDIA( 2014).

Es wurde gezeigt, dass die  Einführung von 7,8-dihydro-8-oxoguanin in die Nukleinsäuresequenz spezifische Mutationen in der DNA hervorruft, wenn der Basenaustausch nicht repariert wird. Im Wesentlichen  verursacht UVA Strahlung G-T Transversionen und G-A Transitionen. Ähnlich wie UVB kann UVA die DNA  durch die Bildung von Cyclobutan-pyrimidin-dimeren (CPD) schädigen. UVB führt in Nukleinsäuren zu einer Photochemischen Reaktion, die zwischen benachbarten Pyrimidinnukleotiden stattfindet und zur Bildung von Photoprodukten wie CPDs und Pyrimidindimeren führt.

UV-Signalleitung bei der Pigmentierung der Haut
UV-Strahlung verursacht Schäden in der DNA die das  p53 Tumorsuppressorgen aktivieren. P53 induziert die Transkription von Proopiomelanocortin, das nach der proteolytischen Spaltung die Synthese von α-MSH stimuliert. Durch die Freisetzung von α-MSH wird nach der Bindung an den MSH-Rezeptor der Melanozyten (MC1R)  eine Kaskade weiterer  Reaktionen inden  Melanozyten ausgelöst. Die Aktivierung der Melanozyten bewirkt einen Anstieg des cAMP-Gehalts, was wiederum die Transkription des Mikrophtalmie-assoziierten Faktors (MITF) induziert [1-4]. Als Konsequenz wird die Synthese von Melanin induziert, welches in Melanosomen verpackt wird. Die Melanosomen werden in die Keratinozyten zurück transportiert.  und wie ein Schutzschild über den Zellkernen deponiert [5].

Literatur
1.    Hearing, V.J., Determination of melanin synthetic pathways. J Invest Dermatol, 2011. 131(E1): p. E8-E11.
2.    Hearing, V.J., Milestones in melanocytes/melanogenesis. J Invest Dermatol, 2011. 131(E1): p. E1.
3.    Khaled, M., C. Levy, and D.E. Fisher, Control of melanocyte differentiation by a MITF-PDE4D3 homeostatic circuit. Genes Dev, 2010. 24(20): p. 2276-81.
4.    Tran, T.T., J. Schulman, and D.E. Fisher, UV and pigmentation: molecular mechanisms and social controversies. Pigment Cell Melanoma Res, 2008. 21(5): p. 509-16.
5.    Chen, H., Q.Y. Weng, and D.E. Fisher, UV Signaling Pathways within the Skin. J Invest Dermatol, 2014. 134(8): p. 2080-5.