Эпидермис, верхний слой кожи, состоит из многослойного плоского эпителия, преимущественно состоящего из кератиноцитов — клеток, способных образовывать кератин. Предыдущие исследования выявили, что в процессе дифференциации и формирования защитного кожного барьера кератиноциты экспрессируют различные гены, ответственные за его функции. Однако из-за трудностей с получением достаточного количества изолированных, полностью дифференцированных кератиноцитов, другие гены, связанные с функцией барьера, оставались малоизученными в транскриптомных анализах.

Эпидермальные кератиноциты — это клетки, которые находятся в самом нижнем слое кожи и постепенно поднимаются к поверхности. В процессе своего развития они проявляют различные гены, которые играют роль в защите кожного барьера. Некоторые гены могут быть связаны с различными кожными проблемами, такими как атопический дерматит или экзема.

Для выявления неизвестных молекул, участвующих в защитном барьере кожи, исследователи провели анализ интенсивно экспрессирующихся генов в верхнем слое кожи. Они изучили кожу с бедра и плеча трех человек, а также кожу мышей. Оказалось, что гены HBA½, кодирующие альфа-глобин (субъединицу гемоглобина), сильно экспрессировались в верхнем слое кожи человека. Аналогичная экспрессия гена была обнаружена в верхнем слое кожи мышей.

Исследователи провели эксперименты, где кожу облучали раздельно ультрафиолетовым A (UVA) и ультрафиолетовым B (UVB) излучением. Они обнаружили, что UVA приводит к активации генов HBA½ в эпидермальных кератиноцитах. Предположительно экспрессия этих генов может быть связана с подавлением образования активных форм кислорода (АФК), вызванных UVA, внутри кератиноцитов. Митохондрии, производители клеточной энергии, особенно чувствительны к чрезмерному воздействию АФК, генерируемому ультрафиолетовым излучением. Дисфункция митохондрий, вызванная этим излучением, напрямую способствует повреждению кожи или фотостарению.

Исследования показали, что в условиях окислительного стресса эпидермальный гемоглобин активируется и предотвращает образование активных форм кислорода в кератиноцитах человека. Это означает, что гемоглобин защищает кератиноциты от повреждений, вызванных внешними факторами, такими как ультрафиолетовое излучение, а также внутренними нарушениями в митохондриях.

Таким образом, экспрессия гемоглобина в кератиноцитах выступает внутренним защитным механизмом, предотвращающим старение кожи и возможное развитие рака.