Загар и фототип

 

Вы знаете, что антропологи ищут на теле человека незагорелые участки, чтобы узнать «истинный», не тронутый солнцем цвет кожи. Для этого используют, например, внутреннюю часть плеча. Однако не кажется ли вам, что, когда мы говорим о защите от солнца, важнее все-таки та кожа, которую мы часто подставляем солнечным лучам, а не бледные подмышки? Загар — защитную реакцию кожи в ответ на ультрафиолетовое излучение — не так-то просто изучать. Мы можем, например, измерить «статус загара» (tanning status) — разницу между уровнем пигментации загорелой кожи и незагорелой. Однако что это нам даст? Ведь загар зависит не только от особенностей кожи, но и от кучи других факторов. Сидите ли вы дома или валяетесь на пляже, а может, весь день торчите в огороде? Живете в средней полосе или только что прилетели из Таиланда? Пользуетесь ли солнцезащитным кремом? 

 

Наконец, какое сейчас время года, был ли этот месяц облачным и т.д. Без информации о дозе ультрафиолета, которую вы получили в последние недели, из «статуса загара» каши не сваришь. Получится, как в недавнем исследовании койсанов: врожденная пигментация наследуется более чем на 90%, а статус загара не наследуется практически вообще. Конечно, конкретный загар не наследуется — сколько не торчи в солярии, на цвете кожи потомков это едва ли скажется. Однако способность загорать явно имеет генетическую составляющую, и ученые давно это заметили. Обратили внимание и на то, что даже у людей с одинаковым цветом кожи склонность загорать или обгорать может быть очень разной. Постоянная и «факультативная» пигментации — признаки, конечно, связанные, но не полностью, так же как не всегда коррелируют между собой цвет глаз и волос.

С этой проблемой столкнулся американский дерматолог Томас Фитцпатрик. В 1975 году он занимался лечением пациентов, страдающих псориазом, с помощью фототерапии. Пациенты получали специальный препарат, а затем дозу ультрафиолета А. Ученый полагал, что обладатели темных волос и глаз достаточно устойчивы к излучению, однако реакция некоторых из них неожиданно оказалась болезненной, т.е. доза УФ была для них слишком велика. Чтобы избежать осложнений, Фитцпатрик и его коллеги стали проводить с каждым пациентом интервью, в котором выясняли, как этот человек реагирует на солнечные лучи. Если утром в начале лета вы около часа пробудете на солнце, покраснеет ли ваша кожа? И появится ли загар в течение ближайшей недели? Исходя из ответов, Фитцпатрик стал делить пациентов на четыре категории — начиная от «всегда сгораю, никогда не загораю» (фототип I) до «никогда не сгораю, хорошо загораю» (фототип IV). Среди представителей категории I — тех, кто рассказывал грустные истории о том, как, погуляв на солнце, валялся потом в кровати несколько дней, покрытый волдырями, — преобладали пациенты с бледной кожей, светлыми или рыжими волосами, но встречались и темноволосые. Самой большой среди белых США оказалась категория III: «слегка сгораю, прилично загораю».

 

Позже к этим фототипам добавили еще два, для пациентов с коричневой и черной кожей. Шкалу Фитцпатрика опробовали на тысячах людей, убедились в ее удобстве и используют по сей день. Конечно, подход не лишен недостатков. Во-первых, в устном интервью пациент необязательно точен, его ответы стоит проверять экспериментально. Во-вторых, оказалось, что шкала, разработанная прежде всего для европейцев, не очень годится для представителей других рас. Европейцы, азиаты, коренные американцы загорают по-разному!

 

Явление загара много лет тщательно изучалось, в основном в связи с проблемой рака кожи. Факт, что у представителей фототипа I по Фитцпатрику риск онкологических заболеваний кожи повышен. Как же работает загар?

 

Прежде всего, существуют два типа потемнения кожи. Мгновенный (быстрый) загар возникает уже после нескольких минут пребывания на солнце, пигментация достигает максимума примерно через час, а когда облучение прекращается, быстро спадает. Второй тип загара — отложенный (замедленный) проявляется через двое-трое суток после облучения и гораздо более устойчив, он может держаться неделями, а в некоторых случаях, при многократном облучении — даже месяцами. Различия между этими двумя типами не только во времени появления и исчезновения. Мгновенный загар вызывается преимущественно длинной частью ультрафиолетового спектра (А). За счет чего такая скорость, ведь синтез меланина требует времени? Оказывается, новые меланосомы при мгновенном загаре не образуются, однако происходит перераспределение имеющегося пигмента. В незагорелой светлой коже меланосомы находятся преимущественно в нижних слоях эпидермиса, но в ответ на излучение устремляются вверх, к поверхности. Моделирование показало, что только за счет такого перераспределения пигмента проникновение в кожу излучения, вызывающего повреждения ДНК, может снижаться почти в 12 раз. Правда, в реальности все не так радужно…

 

Кроме того, полагают, что под действием ультрафиолета А соединения — предшественники меланина, находящиеся в коже вне пигментных клеток, окисляются и превращаются в собственно меланин. Все это в сумме и приводит к тому, что кожа заметно темнеет.

 

С образованием новых меланосом и увеличением содержания меланина в коже связан замедленный загар, который вызывается преимущественно ультрафиолетом со средней длиной волны (B). Показано, что при регулярном облучении кожи в течение двух с половиной недель может почти вдвое возрасти число меланоцитов, а сами пигментные клетки увеличиваются в размерах. Ультрафиолет приводит к повышению уровня альфа-меланоцитстимулирующего гормона, который, в соответствии с названием, усиливает синтез пигмента, а также способствует восстановлению повреждений ДНК в самих меланоцитах.

 

Исследователи давно обратили внимание, что расы различаются не только цветом кожи, но и способностью к загару. Недаром шкала Фитцпатрика очень плохо работает с жителями Восточной Азии. Например, те корейцы, у которых, казалось бы, все признаки кожи I фототипа, способны к достаточно темному загару. У корейцев, которых ежедневно облучали ультрафиолетом B в медицинских целях, загар достигал максимума через пять недель, а чтобы кожа приобрела исходный бледный оттенок, требовалось от десяти недель до десяти месяцев.

 

Специалисты даже пытались разработать отдельную шкалу, например, для японцев, но такая схема оказалась плохо применима к другим азиатским популяциям. Судя по всему, для жителей Азии характерен более сильный загар, чем для европейцев. Кроме того, от солнца очень заметно темнеет кожа латиноамериканцев, хотя в этом они все же уступают монголоидам. Вообще, исследователи пришли к неожиданному выводу: чем смуглее от рождения человек, тем сильнее загар — видимо, хорошо пигментированная кожа и меланина производит больше. А что у самых темнокожих людей, африканцев?

Когда-то полагали, что загар — удел светлокожих или средне-смуглых, а совсем смуглым «и так хорошо». Отнюдь! Помните пример, с которого я начал эту часть книги, — про африканца, который якобы долго пробыл на севере, поэтому побледнел? Как ни странно, в этом наивном заключении есть доля правды. 

 

Наблюдения показали, что представители популяций Западной Африки (например, йоруба), живущие в Ливерпуле, обладают существенно более светлой кожей, чем их соплеменники на исторической родине. И даже в Африке деревенские дети оказались темнее, чем их городские сверстники, посещавшие школу, — полагают, потому что последние чаще носили одежду и находились в помещении. Таким образом, загар знаком и чернокожим африканцам. Да еще какой!

 

Ученым удалось в строгом эксперименте сравнить способность загорать представителей разных рас — европеоидов, монголоидов и негроидов. Для этого у добровольцев облучались участки кожи на спине. Перед облучением и после того, как кожа получала определенную дозу ультрафиолета (одну минимальную эритемальную, MED), несколько раз делали биопсию облученных участков, чтобы сравнить число и распределение меланосом.

 

Количество пигментных клеток в необлученной коже оказалось одинаковым у трех рас. Плотность меланосом в клетках у европеоидов и монголоидов тоже совпала, а вот у африканцев она оказалась ожидаемо выше — в четыре раза. Через семь дней у всех испытуемых количество меланина в коже выросло на 5–10%. Конечно, это можно было наблюдать и невооруженным глазом, причем у азиатов облученная часть потемнела сильнее, чем у европейцев, а особенно бросались в глаза темные прямоугольники на спине африканцев — к статье прилагаются выразительные фото.

 

И дело, как я уже писал, не только в росте содержания меланина. Более половины пигмента поначалу сосредоточилось в самом нижнем слое эпидермиса. Через неделю меланин перераспределился, сместившись к поверхности кожи. Опять же, сильнее всего эта тенденция была выражена у африканцев. Выходит, они не только самые смуглые, но и загорают лучше всех.

 

Эволюционная роль загара всегда виделась исследователям более-менее очевидной: раз загар возникает в ответ на ультрафиолет, значит, он защищал наших предков от вредного солнца, причем особенно выгодной способность кожи менять цвет становилась в изменчивых условиях — в областях с резкой сменой сезонов, где летом палит солнце, а зимой вы его редко увидите. Недавно американский генетик Эллен Квиллен выдвинула интересную гипотезу. Вспомним, что коренные американцы несколько выбиваются из общего ряда популяций, красиво выстраивающихся по географической широте в соответствии с их цветом кожи. Такая тенденция в Америке тоже, конечно, есть, но выражена гораздо слабее, чем в Старом Свете. Квиллен указывает, что, согласно исследованиям (которых, правда, проведено немного), американские индейцы загорают лучше, чем европеоиды, и загар держится дольше. Быть может, эволюция их предков, попавших в Америку через Аляску и достаточно светлых, пошла по оригинальному пути: в отличие от популяций Старого Света, у индейцев прогрессировала не постоянная пигментация, а способность загорать. В субтропиках, в местности с переменной облачностью или при условии, что часть жизни проходит в лесу, а часть — на открытой местности, полезно быть то темным, то светлокожим.

 

Защитные свойства загара — вопрос, который волновал не только ученых. Особенно в свете моды на посещение солярия, которая охватила западный мир в конце XX века. «Собираешься в отпуск на солнечный курорт? Чтобы не сгореть на пляже, подготовь свою кожу в солярии», — так завлекали клиентов салоны искусственного загара. В соляриях распространение получили лампы, производящие длинноволновой ультрафиолет А, ведь он дает мгновенный загар. Вдобавок у людей с фототипом кожи III и IV для появления загара достаточно в два раза меньшей дозы ультрафиолета, чем для развития эритемы. Чем не повод для рекламы: в нашем солярии вы загораете без риска получить ожоги. Надо добавить, что большинство повреждений ДНК в клетках кожи создает ультрафиолет B. Излучение типа А — более «мягкое», но отнюдь не безвредное: с ним связано возникновение в клетках свободных радикалов, которые уже в свою очередь повреждают ДНК и усиливают процессы старения кожи.

 

Увы, мгновенный загар после облучения лампой типа А оказался обманчивым, хотя и выглядел неотличимо от загара, вызываемого ультрафиолетом B. Выяснилось, что в ответ на УФ-A меланин начинает лучше поглощать свет в видимом диапазоне… и хуже — в ультрафиолетовом! Визуально он темнеет, а проницаемость для вредных лучей лишь возрастает.

 

Ряд исследований подтвердил предположение ученых об обманчивости загара, возникающего при воздействии ультрафиолета А. В одной из таких работ участки кожи на спине каждого испытуемого регулярно облучали разным типом ультрафиолета в течение двух недель, в результате чего кожа потемнела. Визуально загар от ультрафиолета А, B или A + B был очень похож. Разница стала ясна, когда спустя неделю эти участки еще раз облучили более сильной дозой УФ (1,5 MED A + B), а потом сделали биопсию. Оказалось, что по количеству повреждений ДНК загорелый участок кожи, облучавшийся ранее ультрафиолетом А, ничем не отличается от контрольного, незагорелого. Загар не защитил даже от полутора MED — т.е. фактор защиты меньше 1,5. Даже самый слабый солнцезащитный крем спасает гораздо лучше, чем такой загар!

 

Фактор защиты от солнца (sun protection factor, SPF) — число, которое означает, во сколько раз больше солнечного излучения требуется, чтобы вызвать эритему на защищенной коже, чем на незащищенной. SPF = 10 — значит, для покраснений кожи потребуется 10 MED. Но это не значит, что вы сможете торчать на солнце в 10 раз дольше, ведь интенсивность ультрафиолета в течение дня меняется.

 

На участках, подвергавшихся ранее воздействию УФ-В или A+B, число повреждений ДНК заметно снизилось, особенно в глубоких слоях кожи. И понятно, почему: в облученной УФ-B коже стало больше пигментных клеток и меланина. В коже, которую облучали ультрафиолетом А, меланин перераспределился, но синтеза новых меланосом не происходило.

 

Впрочем, пользу, приносимую загаром от УФ-B, ученые оценивают в лучшем случае как «умеренную», создающую фактор защиты 2–4 — примерно столько же дает слабый защитный крем. Риск же рака кожи при посещении солярия или пляжа возрастает в любом случае.

 

Должен с грустью сообщить: в процессе написания этой части книги я пришел к выводу, что больше никогда в своей жизни не буду загорать.

 

Существуют, конечно, средства для загара без солнца, например «Меланотан-2», который представляет собой синтетический заменитель альфа-меланоцитстимулирующего гормона. Если честно, тоже крайне не рекомендую. Любопытно, что данное вещество проходило клинические испытания как средство для лечения сексуальных расстройств. Тогда и обнаружилось влияние препарата на пигментацию, однако из-за множества побочных эффектов до исследований с участием людей дело не дошло. И хотя содержащие меланотан-2 БАДы (разумеется, нелицензированные) наводнили косметологический рынок, использовать их очень небезопасно.

 

Знаменитая история на тему загара: в 1959 году американский журналист Джон Говард Гриффин поставил на себе суровый эксперимент. Он принимал большие дозы препарата метоксалена, усиливающего пигментацию кожи (этот препарат используют для лечения псориаза, витилиго и других кожных заболеваний) и до 15 часов в день сидел под ультрафиолетовой лампой, а также выбрил голову, чтобы прямые волосы не выдавали его европейского происхождения. Став похожим на афроамериканца, Гриффин отправился на юг США, желая испытать на себе, каково это — быть черным на американском Юге? Итогом небезопасного путешествия стала книга Black Like Me («Черный, как я»), по которой в 1964 году даже сняли фильм. К слову, актер, играющий «черного» Гриффина, выглядит пугающе странно из-за своих светлых глаз.

 

Я уважаю экспериментаторов, но никому не советую повторять такие опыты! Ходили слухи, что Джон Гриффин умер от рака кожи — последствий злоупотребления искусственным загаром. Но на самом деле причиной смерти журналиста в 1980 году стали сахарный диабет и связанные с ним осложнения.

 

Не забудем, однако, что в этой книге мы все рассматриваем сквозь призму эволюции. Если мгновенный загар не спасает от повреждений ДНК, почему такая особенность вообще возникла? Может быть, это защита от чего-то другого?

 

Вот какую гипотезу высказала группа норвежских ученых. Исследователи вспомнили о фолатах, которые распадаются под действием солнечных лучей. Главный враг фолатов — ультрафиолет B, но лишь малая его часть достигает кровеносных сосудов, пронизывающих дерму, так что фолаты в крови находятся вроде бы в относительной безопасности. До дермы добивают ультрафиолет А и более длинные световые волны, которые напрямую не вредят главной форме фолатов — 5-МТГФ. Однако в крови могут находиться соединения, которые под действием солнечного излучения вызывают химические изменения других веществ. Такие соединения — например, уропорфирин и рибофлавин — реагируют на ультрафиолет А и видимый свет, и фолаты, по мысли исследователей, могут распадаться под их влиянием. Исследователи проверили и убедились: сам по себе 5-МТГФ оказался устойчивым к ультрафиолету А. Однако при добавлении уропорфирина или рибофлавина фолат быстро, в течение нескольких минут, распадался. Для древнего человека, который жил на границе леса и открытой местности, требовалась защита, возникающая быстро, как только ты выскочил под экваториальное солнце. Возможно, считают ученые, функция мгновенного загара — поглощение УФ-А и видимого света, которые в противном случае вызывали бы распад фолатов.

 

Генетика загара часто исследуется в качестве «довеска» к постоянной пигментации. Ученые заметили, что многие гены, отвечающие за нашу постоянную пигментацию, влияют и на способность загорать. Вспомним еще раз, с чего мы начали разговор о генетике пигментации — ген MC1R, мутации в котором связывают с бледной кожей и рыжими волосами… Часто именно рыжие обладают фототипом кожи I, т.е. совсем не загорают. Механизм понятен: мутация в гене меланокортинового рецептора делает пигментные клетки нечувствительными к меланокортину. Такие клетки производят рыжеватый феомеланин вместо коричневого эумеланина и не активизируются в ответ на ультрафиолетовое излучение.

 

Исследование 9000 белых американцев, проводившееся в 2009 году, показало, что в целом с загаром европейцев ассоциируются те же гены, что ответственны за цвет их волос или глаз. Помимо MC1R, это, например, знакомые нам MATP, TYR, OCA2. Правда, склонность к загару фиксировалась со слов испытуемых. Интересно, что аналогичное исследование монголов 2011 года (увы, числом поменьше — 345 человек) выявило несколько генов, которые, конечно, уже известны влиянием на пигментацию, но ни один из них не связан с загаром у европейцев. Монголоиды загорают не так, как европеоиды. Кстати, методика оценки загара на этот раз более надежная: путем сравнения цвета кожи на плече и на нижней части спины. Увы, это тоже неточно — не учитывается, сколько времени на солнце проводил каждый испытуемый.

 

В последнем из исследований генетики загара использовались данные уже о 176 000 европейцев. Удалось не только подтвердить значение известных генов, но и найти 10 новых локусов, которые еще ни разу до этого не связывали с пигментацией. Увы, способность загорать определялась опять на основе словесной характеристики, причем всех исследуемых просто разделили на две группы — «слабый загар» и «сильный загар».

 

Здесь я возвращаюсь к проблеме исследования загара: врожденную пигментацию изучать проще, надо всего лишь зафиксировать цвет на незагорелом участке. Для точной оценки реакции кожи на ультрафиолет нужно облучение определенной дозой УФ в контролируемых условиях. Провести такое на тысячах людей непросто. Да и не каждый захочет облучаться.

 

Люди не захотят, а грызунов не спрашивают. Особенности загара давно изучают на безволосых мышах. К своему огорчению, мне не удалось найти практически никаких исследований загара у обезьян, кроме кратких сообщений о том, что галаго и макаки-резусы загорают. В устной беседе Тамара Кузнецова, руководитель антропоидника в Колтушах, подтвердила: у макак, гуляющих на летнем солнышке на широте Петербурга, через некоторое время темнели уши и мордочки. Воображение рисует картину, как когда-то на утреннем солнышке вблизи реки загорали наши далекие предки — австралопитеки… Но, скорее всего, у них, не избалованных цивилизацией, были дела поважнее. Да и мода на загар появилась позже.