Vliv modrého světla na kůži

Bc. Jana Žilová

Diplomová práce

The effect of blue light on the skin

Abstract:

In recent years, there has been increasing interest in the effects of blue light (400 - 500 nm) on the skin, but there is considerable disagreement among studies. Some studies point to the production of oxygen radicals (ROS), degradation of collagen and increased expression of pro-inflammatory cytokines after exposure to blue light, while others present its anti-inflammatory effects. The main aim of the thesis was to determine the effect of blue light on the skin using cell cultures, porcine skin and forearm skin of human volunteers (Fitzpatrick type II). Experimental models were exposed to blue light (450 ± 25 nm) with low (35 µW/cm2) and high (15 – 16,6 mW/cm2) irradiance and fluence from 0,01 to 120 J/cm2. The effect of blue light on the production of ROS and nitric oxide (NO), expression of pro-inflammatory cytokines, degradation of collagen, viability, proliferation, and differentiation of cells were determined. In vivo, erythema and melanin index, hydration, TEWL and elasticity were determined before and 1 to 7 days after exposure. Human epidermis was collected by the suction blister method and analysed for the expression of selected genes and proteins. Blue light fluence-dependently reduced cell viability in cell cultures, while no changes were observed in porcine epidermis. The production of NO and ROS was detected and indirectly confirmed by increased expression of an antioxidant enzyme. The expression of pro-inflammatory cytokines, differentiation-stimulating genes and genes involved in the synthesis or degradation of collagen depended on the fluence and irradiance of blue light. Blue light did not induce melanogenesis, but led to an immediate darkening of the pigment. In vivo, there were not observed any changes on skin after exposure, despite the increased erythema and melanin index. The effects of blue light depend on fluence, irradiance, wavelength, and experimental models, and no clear conclusions can be drawn without further research.

Abstract:

V posledních letech stoupá zájem o vliv modrého světla (400-500 nm) na kůži, avšak mezi studiemi panuje značný rozkol. Část studií poukazuje na produkci kyslíkových radikálů (ROS), degradaci kolagenu a zvýšenou expresi prozánětlivých cytokinů po expozici modrému světlu, zatímco jiné prezentují jeho protizánětlivé účinky. Cílem diplomové práce bylo zjistit vliv modrého světla na kůži s využitím buněčných kultur, prasečích kožních explantátů a kůže předloktí lidských dobrovolníků (Fitzpatrickův typ II). Experimentální modely byly exponovány modrému světlu (450 ± 25 nm) s nízkou (35 µW/cm2) a vysokou (15 – 16,6 mW/cm2) intenzitou a dávkou od 0,01 do 120 J/cm2. Byl určen vliv modrého světla na produkci ROS a oxidu dusnatého (NO), expresi prozánětlivých cytokinů, obsah kolagenu, viabilitu, proliferaci a diferenciaci buněk. In vivo byl stanoven index erytému a melaninu, hydratace, TEWL a elasticita před a 1. až 7. den od expozice. Lidská epidermis byla odebrána metodou suction blister a byla analyzována exprese vybraných genů a proteinů. Modré světlo v závislosti na dávce snižovalo viabilitu buněk v buněčných kulturách, zatímco v prasečí epidermis nebyly pozorovány změny. Dále byla zaznamenána produkce NO a ROS, kterou nepřímo potvrdila zvýšená exprese antioxidačního enzymu. Exprese prozánětlivých cytokinů, genů stimulujících diferenciaci a genů podílejících se na syntéze či degradaci kolagenu byla závislá na dávce a intenzitě modrého světla. Modré světlo neindukovalo melanogenezi, ale vedlo k okamžitému ztmavnutí pigmentu. In vivo nebyly pozorované viditelné změny kůže po expozici, a to i přes zvýšení indexu erytému a melaninu. Dopady modrého světla závisí na dávce, intenzitě, vlnové délce a experimentálním modelu a bez dalšího výzkumu nelze vyvodit jednoznačné závěry.

Klíčová slova

modré světlo, kůže, reaktivní formy kyslíku (ROS), oxid dusnatý (NO), melanin, prozánětlivé cytokiny, kolagen, blue light, skin, reactive oxygen species (ROS), nitric oxide (NO), pro-inflammatory cytokines, collagen

Jazyk práce: slovenština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 6. 2025
• Vedoucí: Mgr. Iva Dolečková, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Martina Moravcová, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biotechnologie / Biotechnologie