För inte så länge sedan, människor som min moster Muriel tänkte på solbränna som ett nödvändigt ont på vägen till en "bra basbrun". Hon brukade smeta på babyoljan medan hon använde en stor reflektor för att baka bort. Tant Muriels mantra när den oundvikliga brännskadan och skalningen dök upp:Skönhet har sitt pris.

Hade hon någonsin rätt om det priset – men det var mycket högre än någon av oss vid den tiden kände igen. Vad solberoende inte visste då var att vi förberedde vår hud för skador på dess strukturella proteiner och DNA. Hej, rynkor, leverfläckar och cancer. Oavsett var din hy faller på Fitzpatricks hudtypskalan, ultraviolett strålning (UV) från solen eller solarier kommer att skada din hud.

I dag, erkännande av riskerna med UV-strålar har motiverat forskare, inklusive mig själv, att studera vad som händer i våra celler när de är i solen – och ta fram moderna sätt att avvärja den skadan.

Vad händer när solen träffar huden

Solljus består av energipaket som kallas fotoner. De synliga färgerna vi kan se med ögat är relativt ofarliga för vår hud; det är solens ultravioletta (UV) ljusfotoner som kan orsaka hudskador. UV-ljus kan delas upp i två kategorier:UVA (i våglängdsområdet 320-400 nanometer) och UVB (i våglängdsområdet 280–320 nm).

Vår hud innehåller molekyler som är perfekt strukturerade för att absorbera energin från UVA- och UVB-fotoner. Detta försätter molekylen i ett energiskt exciterat tillstånd. Och som ordspråket säger, det som far upp måste komma ner. För att frigöra sin förvärvade energi, dessa molekyler genomgår kemiska reaktioner – och i huden innebär det biologiska konsekvenser.

Intressant, några av dessa effekter ansågs tidigare vara användbara anpassningar – även om vi nu känner igen dem som former av skada. Solning beror på produktionen av extra melaninpigment som induceras av UVA-strålar. Exponering för solen sätter också på hudens naturliga antioxidantnätverk, som deaktiverar mycket destruktiva reaktiva syrearter (ROS) och fria radikaler; om det inte är markerat, dessa kan orsaka cellskador och oxidativ stress i huden.

Vi vet också att UVA-ljus tränger djupare in i huden än UVB, förstöra ett strukturellt protein som kallas kollagen. När kollagen bryts ned, vår hud förlorar sin elasticitet och smidighet, leder till rynkor. UVA är ansvarigt för många av de synliga tecknen på åldrande, medan UVB-ljus anses vara den primära källan till solbränna. Tänk "A" för åldrande och "B" för att bränna.

DNA i sig kan absorbera både UVA- och UVB-strålar, orsakar mutationer som, om den inte repareras, kan leda till icke-melanom (basalcellscancer, skivepitelcancer) eller melanom hudcancer. Andra hudmolekyler överför absorberad UV-energi till dessa mycket reaktiva ROS och fria radikaler. Den resulterande oxidativa stressen kan överbelasta hudens inbyggda antioxidantnätverk och orsaka cellskador. ROS kan reagera med DNA, bildar mutationer, och med kollagen, leder till rynkor. De kan också avbryta cellsignaleringsvägar och genuttryck.

Slutresultatet av alla dessa fotoreaktioner är fotoskador som ackumuleras under loppet av en livstid från upprepad exponering. Och – detta kan inte understrykas nog – detta gäller alla hudtyper, från typ I (som Nicole Kidman) till typ VI (som Jennifer Hudson). Oavsett hur mycket melanin vi har i vår hud, vi kan utveckla UV-inducerad hudcancer och vi kommer alla så småningom att se tecknen på fotoinducerat åldrande i spegeln.

Filtrera fotoner innan skadan är skedd

De goda nyheterna, självklart, är att risken för hudcancer och de synliga tecknen på åldrande kan minimeras genom att förhindra överexponering för UV-strålning. När du inte kan undvika solen helt, dagens solkrämer har fått din rygg (och resten av din hud också).

Solskyddsmedel använder UV-filter:molekyler speciellt utformade för att minska mängden UV-strålar som når genom hudytan. En film av dessa molekyler bildar en skyddande barriär som antingen absorberar (kemiska filter) eller reflekterar (fysiska blockerare) UV-fotoner innan de kan absorberas av vårt DNA och andra reaktiva molekyler djupare i huden.

I USA, Food and Drug Administration reglerar solskyddsmedel som läkemedel. Eftersom vi historiskt sett var mest angelägna om att skydda mot solbränna, 14 molekyler som blockerar solbrännaframkallande UVB-strålar är godkända för användning. Att vi bara har två UVA-blockerande molekyler tillgängliga i USA – avobenzon, ett kemiskt filter; och zinkoxid, en fysisk blockerare – är ett bevis på vår nyare förståelse att UVA orsakar problem, inte bara garva.

FDA har också antagit strikta märkningskrav - mest uppenbart om SPF (solskyddsfaktor). På etiketter sedan 1971, SPF representerar den relativa tid det tar för en individ att bli solbränd av UVB-strålning. Till exempel, om det vanligtvis tar 10 minuter att bränna, sedan, om den används på rätt sätt, en solkräm med SPF 30 bör ge 30 gånger så mycket skydd – 300 minuter innan solbränna.

"Används på rätt sätt" är nyckelfrasen. Forskning visar att det tar ungefär ett uns, eller i princip en mängd solskyddsmedel i snapsglasstorlek, att täcka de exponerade områdena av den genomsnittliga vuxna kroppen, och en nickelstor mängd för ansikte och hals (mer eller mindre, beroende på din kroppsstorlek). Majoriteten av människor applicerar mellan en fjärdedel till hälften av de rekommenderade mängderna, utsätter deras hud för risk för solbränna och fotoskador.

Dessutom, solskyddseffekten minskar i vattnet eller vid svettning. För att hjälpa konsumenterna, FDA kräver nu att solskyddsmedel märkta "vattenbeständiga" eller "mycket vattentåliga" ska hålla i upp till 40 minuter eller 80 minuter, respektive, i vattnet, och American Academy of Dermatology och andra medicinska yrkesgrupper rekommenderar ny applicering omedelbart efter någon vattensport. Den allmänna tumregeln är att applicera igen ungefär varannan timme och säkert efter vattensporter eller svettning.

För att få höga SPF-värden, flera UVB UV-filter kombineras till en formulering baserad på säkerhetsstandarder som fastställts av FDA. Dock, SPF står inte för UVA-skydd. För att en solkräm ska kunna hävda att den har UVA- och UVB-skydd och märkas med "Bredspektrum, "det måste klara FDA:s bredspektrumtest, där solkrämen träffas med en stor dos av UVB- och UVA-ljus innan dess effektivitet testas.

Detta förbestrålningssteg fastställdes i FDA:s regler för märkning av solskyddsmedel från 2012 och erkänner något viktigt med UV-filter:vissa kan vara fotolabila, vilket innebär att de kan brytas ned under UV-bestrålning. Det mest kända exemplet kan vara PABA. Denna UVB-absorberande molekyl används sällan i solskydd idag eftersom den bildar fotoprodukter som framkallar en allergisk reaktion hos vissa människor.

Men det breda spektrumtestet trädde verkligen i kraft först när den UVA-absorberande molekylen avobenzon kom ut på marknaden. Avobenzon kan interagera med oktinoxat, en stark och allmänt använd UVB-absorbent, på ett sätt som gör avobenzon mindre effektivt mot UVA-fotoner. UVB-filtret oktokrylen, å andra sidan, hjälper till att stabilisera avobenzon så att det håller längre i sin UVA-absorberande form. Dessutom, du kanske märker på vissa solskyddsetiketter molekylen etylhexylmetoxikrylen. Det hjälper till att stabilisera avobenzon även i närvaro av oktinoxat, och ger oss ett långvarigt skydd mot UVA-strålar.

Nästa steg inom solskyddsinnovation är breddningen av deras uppdrag. Eftersom inte ens solskydd med högsta SPF blockerar 100 procent av UV-strålar, tillsatsen av antioxidanter kan ge en andra skyddslinje när hudens naturliga antioxidantförsvar överbelastas. Några antioxidantingredienser som mina kollegor och jag har arbetat med inkluderar tokoferalt acetat (Vitamin E), natriumaskorbylfosfat (vitamin C), och DESM. Och solskyddsforskare börjar undersöka om absorptionen av andra ljusfärger, som infraröd, av hudmolekyler har en roll att spela vid fotoskada.

När forskningen fortsätter, en sak vi vet med säkerhet är att skydda vårt DNA från UV-skador, för människor av alla färger, är synonymt med att förebygga hudcancer. Hudcancerfonden, American Cancer Society och American Academy of Dermatology betonar alla att forskning visar att regelbunden användning av solskyddsmedel med SPF 15 eller högre förhindrar solbränna och minskar risken för icke-melanom cancer med 40 procent och melanom med 50 procent.

Vi kan fortfarande njuta av att vara i solen. Till skillnad från min moster Muriel och oss barn på 1980-talet, vi behöver bara använda de resurser som finns tillgängliga för oss, från långa ärmar till skugga till solkrämer, för att skydda molekylerna i vår hud, speciellt vårt DNA, från UV-skador.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.