摘 要:皮膚是人體最大的器官,是機體最外觀的表現(xiàn)。皮膚是由三部分組成:表皮層,真皮層以及角質(zhì)層組成,而表皮層和真皮層是由結(jié)締組織細胞—成纖維細胞構(gòu)成。所以成纖維細胞的衰老會使表皮和真皮的功能紊亂從而導(dǎo)致了色斑以及皺紋的產(chǎn)生。目前的研究已經(jīng)表明,成纖維細胞的老化,其特征在于作為損失的穩(wěn)定性和生理完整性和增加細胞損傷死亡并且細胞的老化至少在某些方面是被調(diào)控的。一般來說,我們將細胞損傷導(dǎo)致細胞增殖能力下降作為細胞衰老的依據(jù)。對于成纖維細胞的衰老,其不僅受到了遺傳學調(diào)控如一些衰老相關(guān)特定基因的調(diào)控,也受表觀遺傳學調(diào)控。在這篇綜述中,我們總結(jié)了之前對于成纖維細胞衰老的研究和可能的衰老機制以及對抗衰老的展望。
關(guān)鍵詞:成纖維細胞;衰老;皮膚老化
引言
從古代開始,長壽一直是人們不斷追求的一個目標[1]。生物學家將衰老定義為年齡相關(guān)的或年齡漸進 的內(nèi)在生理功能下降,導(dǎo)致與年齡相關(guān)的死亡率的增加和年齡相關(guān)生殖再生率的下降.細胞衰老則是年齡相關(guān)的細胞固有功能的喪失,如細胞分裂復(fù)制、細胞內(nèi)和細胞間的運輸及通訊功能喪失,最后 導(dǎo)致衰老的細胞死亡或被其他細胞清除。在細胞的生長過程中,積累的有害物質(zhì)增多比如活性氧濃度導(dǎo)致細胞受損,從而激活相應(yīng)的細胞信號通路,使細胞周期停滯或者誘導(dǎo)細胞凋亡。所以在衰老的過程中,一些蛋白或者特異性的基因表達可以作為檢測細胞衰老的指標。
基因組不穩(wěn)定性(Genomic Instability)
基因組不穩(wěn)定性常見類型有兩種,即核苷酸水平的不穩(wěn)定性與染色體水平的不穩(wěn)定性。核苷酸水平的不穩(wěn)定性主要包括DNA 修復(fù)基因功能障礙 。DNA 修復(fù)基因功能障礙主要是與錯配修復(fù)、核苷酸切除修復(fù)、堿基切除修復(fù)和雙鏈斷裂修復(fù)相關(guān)的基因障礙[2]。
DNA損傷
在細胞生長的過程中,細胞基因組不可避免的會受到來自各種內(nèi)源性或者外源性的DNA損傷因素的作用,比如內(nèi)源性:DNA復(fù)制出錯、自發(fā)水解反應(yīng)以及活性氧簇ROS和外源性:生物、物理、化學試劑的影響。細胞衰老假說之一認為DNA損傷修復(fù)與監(jiān)測相關(guān)功能發(fā)生退化導(dǎo)致DNA損傷積累從而加速了細胞的衰老?;蚪M是攜帶有控制細胞生長、分化、發(fā)育等重要生命信息的生物高分子[3]。維持基因組結(jié)構(gòu)、功能的相對穩(wěn)定是物種得以生存、延續(xù)的前提與保障。DNA是一重要的分子,它編碼有關(guān)細胞結(jié)構(gòu)和功能的重要信息。其作用的不可替代性也使得它是衰老變化的重要靶標。近年來大量的證據(jù)表明 DNA 損傷是細胞復(fù)制性衰老和細胞過早老化的一個共同介質(zhì)。衰老的 DNA損傷理論認為,隨增齡而發(fā)生的機體功能下降的主要原因是 DNA 損傷累積和由此而造成的細胞結(jié)構(gòu)、功能變化和組織動態(tài)平衡的破壞。因此有一個共識就是漸進的和不可逆的 DNA 損傷累積造成機體功能損害,增加發(fā)病率,從而影響衰老的過程[4]。
活性氧簇(ROS,Reactive Oxygen Species)
活性氧簇(ROS)是指化學性質(zhì)活躍的含氧原子或原子團,包括超氧陰離子自由基、過氧化氫、單線態(tài)氧、羥自由基、烷過氧化自由基、脂過氧化自由基等。ROS在細胞內(nèi)可通過酶反應(yīng)和非酶反應(yīng)產(chǎn)生。其中線粒體是細胞內(nèi)ROS產(chǎn)生的主要來源。由于線粒體內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)濃度較高, 大部分O2-歧化為 H2O2 , 后者可穿過線粒體膜進人胞漿。 細胞內(nèi)膜系統(tǒng)如滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及過氧化物酶體里含有一些酶, 如細胞色素 p450 和 b3 家族 、乙醇酸氧化酶、D -氨基酸氧化酶、尿酸氧化酶等, 這些酶對脂溶性藥物、不飽和脂肪酸、抗生素及其它代謝產(chǎn)物的氧化,也可產(chǎn)生H2O2 和O2 -等[5]。
miRNAs
miRNAs是一組長度約為18~24nt、且不編碼蛋白質(zhì)的短序列RNA,廣泛存在于真核生物中。目前已發(fā)現(xiàn)的miRNAs可參與許多主要的細胞生物學過程,如機體生長、發(fā)育、增殖與分化、能量代謝、衰老、炎癥等。已有研究發(fā)現(xiàn),敲除產(chǎn)生miRNAs的關(guān)鍵酶Dicer后,小鼠出現(xiàn)皮膚粗糙、毛發(fā)脫落等早衰的現(xiàn)象[6]。由此可見,miRNAs在皮膚衰老中起重要作用。之前研究而言,miR-17、miR-19b、miR-20a在人皮膚成纖維細胞復(fù)制型衰老中表達下降[30],且與p21等成負相關(guān);在心肌細胞中,miR-100能調(diào)控mTOR通路[31],從而調(diào)控衰老,其表達與衰老呈負相關(guān),miR-217,miR-34a,miR-199a,miR-132能夠負調(diào)控SIRT1,促進細胞衰老;miR-24能與p16相結(jié)合,一直起表達,miR-24的表達與衰老呈負相關(guān);miR-449a/b能負性調(diào)控CDK6、cdc25A,促進細胞衰老[7]。
UV誘導(dǎo)衰老的機制
研究證明UV輻射后誘導(dǎo)成纖維細胞產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP),MMP 屬于鋅依賴性的酶家族 。研究發(fā)現(xiàn),低劑量 UVB(30mJ/cm2)輻射人體皮膚,可導(dǎo)致 MMP-1 等基質(zhì)金屬蛋白的 mRNA 以及蛋白水平的高表達,從而降解皮膚膠原,導(dǎo)致皮膚光老化。一方面,UVB 輻射導(dǎo)致成纖維細胞直接產(chǎn)生的 MMP-1 和 MMP-3 含量增加;另一方面,表皮角質(zhì)形成細胞在接受 UV 輻射后,會導(dǎo)致 IL-6 等細胞因子的分泌明顯增加,IL-6 能顯著增加成纖維細胞產(chǎn)生 MMP-1 和 MMP-3,間接導(dǎo)致皮膚內(nèi) MMP 含量增加,從而導(dǎo)致光老化[8]。
總結(jié)與期望
隨著人們生活水平的提高,對于皮膚抗衰老的意識也有了進一步的提高。成纖維細胞作為主要構(gòu)成皮膚的結(jié)締組織細胞,其衰老也能顯示出皮膚的衰老。有許多的因素可以導(dǎo)致成纖維細胞的衰老,例如基因組不穩(wěn)定性、活性氧簇(ROS)、表觀遺傳調(diào)控、炎癥因子誘導(dǎo)、微小RNA(miRNA)誘導(dǎo)以及紫外照射導(dǎo)致的光老化等。隨著研究的不斷深入,成纖維細胞衰老的機制也愈發(fā)的清晰起來,無論是從整體水平,還是細 胞與分子水平,各種學說相互之間并非對立,它們互為因果、相互補充或同時作用,但都有其局限性??梢灶A(yù)料,探討成纖維細胞衰老的新途徑對于皮膚抗衰老研究有重要的作用。
參考文獻:
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[5]高雯 and 朱滔, 衰老的卵巢間質(zhì)成纖維細胞對腫瘤細胞增殖、侵襲能力的影響. 浙江醫(yī)學, 2016. 38(22)
[6]王瑜, 朱振新, and 蔡清萍, 細胞衰老相關(guān)分泌表型因子及其分子調(diào)控機制研究進展. 第二軍醫(yī)大學學報, 2018. 39(04).
[7]張芮, 丙酮酸激酶缺失誘導(dǎo)細胞衰老. 2018, 浙江大學.
[8]趙傳祥, et al., 間充質(zhì)干細胞培養(yǎng)上清液抑制成纖維細胞的衰老. 江蘇大學學報(醫(yī)學版), 2019. 29(01)
作者簡介:
王文浩(1994年),性別:男,籍貫:四川省眉山市,民族:漢族,職稱:無,學歷:在讀碩士研究生,研究方向:仿生生物學。