İnsan cildi ultraviyole radyasyona (UVR), özellikle de ultraviyole-B’ye (UVB; 290-320 nm) maruz kaldığında, DNA’da ışık kaynaklı cilt yaşlanmasını, mutasyonları, hücre ölümünü ve kanserojen olayların başlangıcını destekleyen fotolizler meydana gelir. Fotoliyaz (EC 4.1.99.3), UV radyasyonunun neden olduğu hasarı tersine çevirebilen DNA onarıcı bir enzimdir. Bu çalışma, fotoliyaz eklenmiş geleneksel bir güneş kreminin etkilerini araştırmakta ve bunun ciltte siklobütan pirimidin dimerlerinin (CPD’ler) in vivo oluşumunu ve UVR kaynaklı apoptozu azaltıp azaltmadığı sorusuna açıklık getirmektedir.

On çalışma katılımcısı (Fitzpatrick cilt skalasında cilt tipi II) dört ardışık gün boyunca simüle edilmiş solar UV radyasyonunun minimum eritem dozuna maruz bırakılmıştır. Her maruziyetten 30 dakika önce, test maddeleri (araç plasebo, 50 faktörlü güneş koruma kremi ve Anacystis nidulans’tan elde edilen fotoliyaz ile karıştırılmış güneş koruma kremi) üç farklı tarafa topikal olarak uygulanmıştır. Bir taraf işlem görmeden bırakılmış, diğer taraf ise sadece simüle edilmiş güneş UV radyasyonuna maruz bırakılmıştır. Biyopsi örnekleri son ışınlamadan 72 saat sonra alınmıştır. CPD’lerin miktarı ve apoptozis derecesi ELISA ile ölçülmüştür.<Fotoliyaz eklenmiş güneş koruyucu, hem CPD oluşumunu hem de apoptotik hücre ölümünü azaltmada geleneksel güneş koruyucudan üstündü (her iki durumda da P 0.001). Ayrıca, topikal olarak uygulanan geleneksel bir güneş koruyucuya fotoliyaz eklenmesi, UVR kaynaklı DNA hasarı ve apoptozun azalmasına önemli ölçüde katkıda bulunmuştur. Önceki çalışmalar, güneş radyasyonunun UVB bileşeninin iki ana foto ürünün oluşumunu tetiklediğini göstermiştir: cis-syn siklobütan pirimidin dimerleri (CPD’ler) ve (6-4) pirimidin-pirimidon foto ürünleri. DNA’nın UVB absorpsiyonu ile oluşan DNA fotoürünleri arasında CPD’ler esas olarak iki komşu pirimidin nükleotidinin 5,6 çift bağının foto-(2+2) siklokatılması ile oluşur. CPD’ler DNA’nın normal replikasyon ve transkripsiyon sürecini bozar ve cilt kanserinde nedensel bir faktör olduğu düşünülmektedir. Ciddi UVB hasarlı hücrelerin, çevrelerindeki normal hücreler lehine apoptozise uğradığını gösteren kanıtlar da vardır. Buna göre, UVB aracılı apoptoz, günümüzde DNA’sı UVB tarafından büyük ölçüde hasar görmüş hücreleri ortadan kaldırarak malign dönüşümü önleyen koruyucu bir mekanizma olarak kabul edilmektedir. Fotoproteksiyon, UVB kaynaklı DNA hasarına ve cilt kanserine karşı birincil önleyici ve tedavi edici stratejidir. Güneşten koruyucu giysiler giymek, güneş ışığına maruz kalma süresini azaltmak ve güneşten koruyucu ürünler kullanmak gibi geleneksel davranışsal önlemlere ek olarak, fotokoruma konusundaki acil klinik sorunun üstesinden gelmek için yenilikçi bir yaklaşım, ksenojenik DNA onarım enzimlerinin topikal olarak uygulanmasıdır. Bu amaçla iki farklı yöntem geliştirilmiştir: T4 endonükleaz V kullanımı ve fotoliyaz uygulaması. T4 endonükleazın, premalign ve malign cilt lezyonlarının neden olduğu nükleotid eksizyon onarım defektlerinden etkilenen hastalarda klinik olarak yararlı olduğu gösterilmiştir.
Bununla birlikte, UVB kaynaklı CPD’leri in vivo olarak normal hücrelerden de uzaklaştırabilen fotoliyaz kullanımının, hasarın onarılmasında T4 endonükleaz V’den daha etkili olduğu gösterilmiştir. Fotoliyaz (EC 4.1.99.3), UVR radyasyonunun neden olduğu hasarı onaran 50-60 kDa büyüklüğünde monomerik bir DNA onarım flavoenzimidir. Bu enzim, plasental memeliler ve insanlar hariç, güneş ışığına maruz kalan hemen hemen her canlının organizmasında doğal olarak bulunur.

Önceki in vitro çalışmalar, CPD’lerin fotoliyaz tarafından fotoreaktivasyon adı verilen ve mavi ışığın enerjisini kullanan katalitik bir fotosiklus yoluyla etkili bir şekilde onarıldığını göstermiştir. Bu nedenle, fotoreaktivasyon, organizmanın yakın UV veya mavi ışığa (300-500 nm; maksimum etki spektrumu: 430-460 nm) maruz kalmasından sonra veya maruz kalma sırasında ortaya çıkan UV radyasyonunun zararlı etkilerinin tersine çevrilmesi olarak tanımlanabilir. Anacystis nidulans siyanobakterisinden elde edilen fotoliyaz, ışık hasadı yapan bir kromofor, 8-hidroksi-5-deazaflavin (8-HDF) ve katalitik aktivitede önemli ölçüde rol oynayan flavin adenin dinükleotid (FAD) içerir. Stege ve arkadaşları tarafından yürütülen bir klinik çalışmada, Anacystis nidulans’tan elde edilen fotoliyaz içeren cilde uygulanan bir lipozom formülasyonunun, eritem ve immünojenik aşırı duyarlılık reaksiyonu gibi UVB radyasyonunun neden olduğu hasara karşı koruma sağladığı gösterilmiştir. Buna dayanarak, altta yatan çalışma için, geleneksel bir güneş koruyucuya fotoliyaz eklenmesinin, DNA seviyesinde CPD oluşumunu ve UV kaynaklı apoptozu azaltarak koruyucu etkisini artırabileceği varsayılmıştır.

SONUÇLAR

Simüle edilen güneş ışığı UV radyasyonu için ortalama MED 59±10 mJ/cm2 idi. MED’ler her bir çalışma katılımcısı için ayrı ayrı kaydedilmiş ve çalışma, güneş ışığı simülatörü için başlangıç değerleri olarak ayrı ayrı belirlenen MED’ler ile başlatılmıştır.<<Tekrarlanan ışınlama, sadece UV radyasyonu ile ışınlanan pozitif kontrol alanında ve araç ve UV ile ışınlanan alanda CPD oluşumunu önemli ölçüde artırmış, her iki alanda da başlangıç değerine kıyasla 19 kat daha yüksek olmuştur, P 0.001. Bireysel olarak uygulanan güneş kremi, CPD oluşumunu tamamen olmasa da kısmen %62 oranında baskılamıştır (pozitif kontrol grubu ve araç + UV ile ışınlanan alanlara kıyasla P 0.001).<Bununla birlikte, fotoliyaz içeren güneş kremi CPD oluşumunu ~%93 oranında azaltmıştır ve bu nedenle fotoliyaz içermeyen güneş kreminden açıkça daha etkilidir (P 0.001). Hücre Ölümü Tespiti ELISAPlus, farklı deneysel koşullar altında elde edilen deri biyopsilerinin sitoplazmik fraksiyonlarında mono- ve oliginükleozomların tespitine dayalı olarak DNA parçalanmasını ölçmek için bir yöntem olarak kullanılmıştır.<<Tekrarlanan ışınlama, sadece UV radyasyonu ile ışınlanan pozitif kontrol alanında ve araç ve UV ile ışınlanan alanlarda apoptozu önemli ölçüde artırmıştır; her iki alanda da başlangıç değerine kıyasla 8,1 kat daha yüksektir, P 0,001. Bireysel olarak uygulanan güneş kremi, CPD oluşumunu kısmen bastırmış, ancak tamamen bastırmamıştır (pozitif kontrol grubu ve araç + UV ile ışınlanan alanlara kıyasla P 0,001).<Bununla birlikte, fotoliyaz içeren güneş koruyucu apoptozu ~%82 oranında azaltmıştır ve bu nedenle fotoliyaz içermeyen güneş koruyucudan açıkça daha etkili olmuştur (P 0.001). Stege ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışma, fotoliyaz içeren lipozomların UVB ile tahriş olmuş cilde topikal olarak in vivo uygulanmasının ardından fotoreaktive edici ışığa maruz kalmanın UVB radyasyonunun neden olduğu dimer sayısını %45-50 oranında azalttığını göstermiştir.

Sonuç

Bu çalışmanın sonuçları, insan fotokoruması için fotoliyaz uygulamasının yararlılığına ilişkin mevcut bulguları doğrulamakta ve genişletmektedir. Decome ve arkadaşları tarafından yürütülen bir çalışma, lipozomlarda bulunan UVA radyasyonu ile fotoaktive edilen fotoliyazın CPD’leri etkili bir şekilde onardığını ve tek bir UVB radyasyon dozundan sonra keratinositlerdeki tek iplikçik kırılma seviyesini 2,6 ila 3,3 kat azalttığını göstermiştir.

Dikkat çekici bir şekilde, altta yatan çalışmada kullanılan in vivo model tekrar tekrar ssUV radyasyonuna maruz bırakılmıştır. Tekrar tekrar ssUV radyasyona maruz kalmanın neden olduğu kalıntı DNA hasarının birikmesi cilt kanseri gelişiminde kilit bir rol oynadığından, altta yatan çalışmanın sonuçları, fotoliyaz içeren topikal preparatların kanserli ve kanser öncesi cilt lezyonlarını ve güneş ışığına bağlı cilt yaşlanmasını azaltmada geleneksel güneş koruyuculardan daha üstün olduğunu açıkça göstermektedir. Altta yatan çalışmada elde edilen veriler, geleneksel bir güneş koruyucuya fotoliyaz eklenmesinin, hem ssUV radyasyonunun neden olduğu DNA hasarına hem de apoptopik hücre ölümüne karşı etkisini önemli ölçüde artırdığını ve bu nedenle kozmetik fotokimyasal önleme aracı olarak çok uygun olduğunu göstermektedir.

Altta yatan çalışma:

Berardesca, E. ve diğerleri: Fotoliyaz içeren DNA onarım enzimi kreminin topikal uygulaması ile insan derisinde ultraviyole kaynaklı DNA hasarı ve apoptozda azalma: Cilt kanserinin önlenmesine yönelik ipuçları; in: MOLECULAR MEDICINE REPORTS 5: 570-574, 2012; DOI: 10.3892/mmr.2011.673.