Dark and light-dependent toxicity of fine particulate matter PM2.5 towards human HaCaT keratinocytes modulated by the presence of human melanosomes derived from the hair of individuals of different skin phototypes

Badania nad wpływem pyłów zawieszonych frakcji PM2.5 na komórki skóry oraz nad sposobami ograniczenia ich toksyczności, szczególnie w obecności światła, są prowadzone w celu pogłębienia wiedzy na temat możliwości zastosowania odpowiedniej profilaktyki w ochronie komórek skóry. Celem niniejszej pracy jest zbadanie roli obecności melanosomów w odpowiedzi keratynocytów linii HaCaT na PM2.5. Melanosomy, wyspecjalizowane organella melanocytów, są miejscem syntezy melaniny i są transportowane do keratynocytów, gdzie zapewniają ochronę przed negatywnym działaniem promieniowania UV. Pyły zawieszone frakcji PM2.5 stanowią jeden z najbardziej niebezpiecznych komponentów zanieczyszczonego powietrza. Ze względu na swój niewielki rozmiar mogą przenikać przez uszkodzoną skórę lub indukować uszkodzenie bariery skórnej. Po wniknięciu do komórek, związki zawarte w pyle zawieszonym mogą indukować stres oksydacyjny w komórkach prowadzący do stanu zapalnego, a także do cytotoksyczności. W badaniach wykorzystano testy MTT, JC-10 oraz Intracellular ROS Deep Red. Wyniki wskazują, że melanosomy o wysokiej zawartości eumelaniny mogą zmniejszać negatywne skutki ekspozycji keratynocytów na PM2.5. Niższa ochrona zapewniana przez melaniny o dużej zawartości feomelanin podkreśla znaczenie konieczności dodatkowej ochrony skóry przed promieniowaniem UV i zanieczyszczeniami, aby zminimalizować stres oksydacyjny i uszkodzenia komórkowe.

Research on the impact of fine particulate matter PM2.5 on the condition of skin cells and on ways to mediate its toxicity, especially in the presence of light, is carried out to feel the knowledge gap on the use of appropriate preventive measures to protect skin cells. The aim of the study is to investigate the role of the presence of melanosomes in the response of HaCaT keratinocytes to PM2.5. Melanosomes, specialized organelles found in melanocytes, are the site of melanin synthesis and are transported to keratinocytes, where they provide protection against the negative effects of UV radiation. PM2.5 is one of the most hazardous components of polluted air. Due to their small size, they can penetrate damaged skin or cause damage to the skin barrier. Compounds found in PM2.5 can induce oxidative stress in cells resulting in inflammation and cytotoxicity. MTT, JC-10, and Intracellular ROS Deep Red assays were used in the study. The results indicate that the presence of melanosomes with a high eumelanin content in keratinocytes may reduce the negative effects of the exposure to PM2.5. The smaller level of protection provided by pheomelanin-rich melanins highlight the importance of additional skin protection against UV radiation and pollution to minimize oxidative stress and cellular damage.