江思熠，楊 森，孫良丹

成纖維細胞在皮膚衰老中的作用機制研究進展

江思熠，楊 森，孫良丹

江思熠

在過去的20余年間，對皮膚衰老機制的探索是一個生命科學研究領域的熱門話題。皮膚真皮中最重要的細胞成分是成纖維細胞，它與組織創(chuàng)傷修復密切相關。皮膚衰老與成纖維細胞數(shù)量減少、形態(tài)改變、分泌合成功能減弱或衰退等有關。研究成纖維細胞在皮膚衰老中的作用機制，包括ROS-PTEN-PI3K、Smad3-I型膠原蛋白、miRNAs等，為研究預防和延緩皮膚衰老提供新的思路以及指導意義。該文就成纖維細胞在皮膚衰老中的作用機制進行綜述。

成纖維細胞；皮膚衰老；作用機制

[J Pract Dermatol, 2017, 10(2):101-103]

皮膚衰老是一個復雜的生理過程。隨著人類壽命的延長，越來越多的人更關注因年齡增長而導致的皮膚老化表現(xiàn)，如皮膚干燥粗糙、皺紋加深、彈性減弱、松弛等。皮膚真皮中最重要的細胞成分是成纖維細胞（human dermal f broblasts，HDFs），其數(shù)量減少、形態(tài)改變、分泌合成功能減弱或衰退與皮膚衰老密切相關。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)HDFs誘導皮膚衰老的作用機制涉及ROSPTEN-PI3K、Smad3-Ⅰ型膠原蛋白、HDFs大小/機械力-TbRII、miRNAs、NF-κB -Collal-IⅠ型膠原蛋白機制等，這些機制對皮膚衰老發(fā)生發(fā)展過程發(fā)揮著至關重要的作用。本文旨在對HDFs在皮膚衰老中的作用機制研究現(xiàn)狀進行綜述。

1 ROS-PTEN-PI3K機制

影響衰老本質最重要的原因是細胞水平上功能漸進性減弱或衰退[1]。活性氧（reactive oxygen species，ROS）在自然老化和光老化中發(fā)揮著重要作用，它通過對細胞成分的損傷作用來誘導皮膚衰老。有研究表明ROS通過調控磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸（phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate，PIP3）來復制老化的HDFs。人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因（phosphate and tension homology deleted on chromsome ten，PTEN）蛋白數(shù)量的減少以及PIP3去磷酸化，使PIP3在復制的細胞中處于一個較高水平，從而介導磷脂酰肌醇-3-OH激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/Akt通路激活。通過煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶的表達及活性調節(jié)，促使PTEN基因下調、PI3K信號激活，從而引起蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）活化，最終使ROS生成量增加?？傊琍TEN基因下調啟動信號轉導途徑來增加ROS生成量，從而誘導皮膚衰老[2]。

2 Smad3-Ⅰ型膠原蛋白機制

Ⅰ型膠原蛋白是人類皮膚中的主要組成部分，與皮膚衰老及變薄密切相關[3]。有研究表明，人皮膚衰老及變薄的分子基礎是Smad蛋白3（drosophila mothers against decapentaplegic protein 3，Smad3）表達特異性降低，導致人衰老皮膚中的Ⅰ型膠原數(shù)量減少。Smad 2和Smad 3均是轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）受體激活Smad的轉錄因子，而且是細胞內重要的TGF-β信號通路信號轉導器[4]。在建立體外衰老細胞的老化模型中發(fā)現(xiàn)，Smad3在人衰老皮膚成纖維細胞表達降低，能阻礙TGF-β信號轉導途徑，TGF-β信號轉導障礙導致HDFs I型膠原蛋白生成量減少，從而使皮膚變薄，這也是人體皮膚結締組織老化的突出特征[5]。既往也有報道認為，相比年輕皮膚，衰老皮膚真皮中氧化損傷程度顯著增強[6]，而Ⅰ型前膠原基因表達是被抑制的[7]。因此有學者認為，在老化皮膚中，氧化應激升高可能下調 Smad3的表達，進而導致Ⅰ型膠原蛋白在老化皮膚中流失。

3 HDFs 大小/機械力- TbRII機制

人體皮膚結構的完整性在很大程度上取決于皮膚細胞外基質（dermal extracellular matrix，ECM）的含量，它是由HDFs產生，具備支持并連接組織結構、調節(jié)組織的生成和細胞生理活動等功能。正常情況下，HDFs附著在ECM上，變成拉伸、拉長的形態(tài)，在衰老皮膚真皮中HDFs的突出特點是較前縮小，伸長率減小，構成更圓、塌陷的形態(tài)。

有研究用原子力顯微鏡測量觀察到，TGF-β Ⅱ型受體（transforming growth factor-β receptor Ⅱ，TbRII）表達下調使細胞大小/機械力減低，從而影響TGF-β/ Smad信號通路。TbRⅡmRNA和蛋白含量降低，使90%與HDFs結合的TGF-β減少。TbRⅡ表達下調、磷酸化和DNA結合顯著降低，能降低其下游主要效應器Smad3的轉錄活性，使調節(jié)Smad3表達所必需的ECM成分I型膠原、纖維連接蛋白、結締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF/CCN2）減少。TbRII表達上調能誘導Smad3磷酸化，增加TGF-β數(shù)量，以及ECM的表達。TbRⅡ表達的降低和ECM成分減少使HDFs大小/機械力減低，說明在衰老皮膚中，HDFs大小/機械力減低與TbRⅡ表達降低和ECM量減少密切相關。以上揭示了在皮膚分子學研究基礎上一個新穎的機制，ECM量減少以及脆性的增加，這也是人體皮膚老化的突出特征[8]。

4 miRNAs機制

在體外，角質形成細胞和真皮HDFs對多個細胞間的作用力產生反應能導致細胞衰老，包括過度產生的ROS和縮短的端粒，或只是達到其復制極限（即達到衰老）。最近有研究結果表明，微小核糖核酸（microribonucleic acids，miRNAs）在調控細胞增生和衰老之間的平衡中發(fā)揮著關鍵作用[9]。在探究調節(jié)角質形成細胞和真皮HDFs衰老的miRNAs分子機制中發(fā)現(xiàn)，人衰老HDFs已經喪失重塑和組建ECM的能力，而這些變化主要由miRNAs介導。

有研究 表 明，miR-152和miR-181a能 誘 導人HDFs增生。整合素α5（integrin subunit alpha 5，ITGA5）能通過激活黏著斑激酶促進纖連蛋白細胞黏附和移行，而miR-152通過抑制ITGA5，能顯著減少HDFs的黏附[10]。此外，在衰老的HDFs中，ⅩⅥ型膠原蛋白（collagen type ⅩⅥalpha 1，Col16a1）表達下調，且有證據(jù)表明，col16a1mRNA是上調miR-181a的靶基因。Col16a1是皮膚ECM的次要成分，主要表達于表皮真皮交界區(qū)及真皮乳頭層，與ECM蛋白共同結合于細胞上。總而言之，miR-152和 miR-181a可能通過在真皮ECM重塑中發(fā)揮復雜的作用，促使皮膚衰老[10]。也有研究表明miR-29a和miR-30能直接通過抑制鳥類成髓細胞白血病病毒癌基因v-myb同源類似物2（v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog-like 2，B-MYB）的表達而誘導皮膚老化。B-MYB是一種特殊轉錄因子，在細胞增生過程中，能通過調控多種基因來誘導細胞衰老[11]。有學者認為miR-17-92簇和miR-106a在真皮成纖維細胞衰老過程中表達是下調的[12]。

5 NF-κB -Col1a1-Ⅰ型膠原蛋白機制

Ⅰ型膠原蛋白是真皮老化過程中表達的主要成分之一，主要受相對量和轉錄激活因子結合能力的調控，如特異性蛋白-1（specif city protein-1，SP1）、特異性蛋白-3（specif city protein-1，SP3）、CCAAT結合因子（CCAAT-binding factor，CBF）和人轉錄激活因子c-Krox，它們與Ⅰ型膠原蛋白a1鏈（collagen Ⅰa1，Col1a1）啟動子（-112/-61-bp）中的順式調控元件、Cux1（cut-like homeobox 1）抑制劑表達增強之間共同作用的減弱能下調Ⅰ型膠原蛋白產生。Col1a1啟動子序列（-112/-61-bp）是一個啟動衰老的敏感順式元件傳感器，可以被同化。在皮膚衰老過程中，Col1a1基因轉錄下調也與核轉錄因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）的活性率有關，Cux1作為一個與真皮更新有關的負調節(jié)因子，其部分是通過抑制Col1a1基因轉錄而表達的。在對成纖維細胞中NF-κB含量測定中，Ⅰ型膠原蛋白的生成以及其對炎癥信號的敏感性均減弱[13]，而細胞中Ⅰ型膠原蛋白是減少的，這是皮膚衰老的一個特征[3]。

6 結語

綜上所述，通過近幾十年來學者們的不斷研究，HDFs在皮膚衰老中所涉及的作用機制逐漸被揭示。HDFs誘使皮膚衰老過程中既有單個特定基因或蛋白的調控機制，也包含了涉及多個組合調控的作用機制。在對體外建立的皮膚衰老模型更深層次的研究可以揭示更多誘導皮膚老化的機制。皮膚衰老所帶來一系列直觀上的皮膚變化越來越受到人們的重視，這也是醫(yī)學美容所關注的重點。隨著更多影響皮膚衰老機制被揭示，為預防與延緩皮膚衰老提供新的線索與研究方向，包括新的物理治療或藥物治療，同時也給新治療方法的療效評估提供一種評價標準。期待有更多皮膚衰老機制以及有效抗皮膚衰老的治療方法被挖掘和應用。

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Research progress on mechanism of action of f broblasts in skin aging

JIANG Si-yi，YANG Sen，SUN Liang-dan
Institute of Dermatology & Department of Dermatology, the First Aff liated Hospital, Anhui Medical University, Hefei 230022, China

In the past more than 20 years, to explore the mechanism of skin aging is a hot topic in the f eld of life science research. The most important cellular component in the dermis is f broblasts, which is closely related to tissue repair. Skin aging is associated with the decrease in the number of f broblasts, as well as the changes in morphology and the decrease of the secretion and synthetic function of the f broblasts. To study the mechanism of action of f broblasts in skin aging, including ROS-PTEN-PI3K, Smad3-I type collagen, miRNAs and so on, maybe provides a new way of thinking for preventing and delaying skin aging. In this paper, the mechanism of action of f broblasts in skin aging was reviewed.

Fibroblasts；Skin aging；Mechanism

R329

A

1674-1293(2017)02-0101-03

2016-12-08

2017-01-19）

（本文編輯 敖俊紅）

10.11786/sypfbxzz.1674-1293.20170212

230022 合肥，安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院皮膚性病科（江思熠，楊森，孫良丹）

江思熠，碩士研究生，研究方向：皮膚衰老、物理屏障方面的研究，E-mail: 488668072@qq.com

孫良丹，E-mail: ahmusld@163.com