汪潤，于艷秋

（1.中國醫(yī)科大學(xué)第二臨床學(xué)院2013級(jí)臨床醫(yī)學(xué)七年制，遼寧 沈陽 110122；2.中國醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院）

間充質(zhì)干細(xì)胞及其分泌液抗皮膚光老化作用的研究進(jìn)展

汪潤1，于艷秋2*

（1.中國醫(yī)科大學(xué)第二臨床學(xué)院2013級(jí)臨床醫(yī)學(xué)七年制，遼寧 沈陽 110122；2.中國醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院）

皮膚是人體最大的器官，在健康和美容等方面具有重要作用。隨著時(shí)間的推移，皮膚會(huì)出現(xiàn)色素沉著、產(chǎn)生皺紋、彈性降低等衰老現(xiàn)象，其中，光老化主要由外源性理化因素造成，與多種皮膚病和皮膚惡性腫瘤有密切的關(guān)系。間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cell，MSC）是一種具有自我復(fù)制能力和多向分化潛能的干細(xì)胞，能夠分泌多種細(xì)胞因子和生長因子，在抗皮膚光老化中發(fā)揮一定的作用。本文主要從基因調(diào)控和蛋白表達(dá)調(diào)控兩個(gè)方面對(duì)MSC及其分泌液的抗皮膚光老化的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

光老化；間充質(zhì)干細(xì)胞；基因調(diào)控；蛋白表達(dá)調(diào)控

皮膚作為人體防御系統(tǒng)的第一道防線，是人體最大的器官，與人體健康息息相關(guān)［1］。隨著時(shí)間的推移和理化因素的積累，皮膚開始出現(xiàn)一系列的變化，包括皺紋出現(xiàn)、色素沉著、彈性降低等，這稱作皮膚老化，是一種自然的衰老現(xiàn)象，一般分為自然衰老（也稱作內(nèi)源性衰老）和光老化（也稱作外源性衰老）。自然衰老主要由組織內(nèi)部減少皮膚肥大細(xì)胞和成纖維細(xì)胞數(shù)量，降低膠原蛋白合成等導(dǎo)致［2］。光老化主要是外源性理化因素造成，包括紫外線、紅外線、化學(xué)煙霧、粉塵及霧霾等，其中慢性紫外線照射為主要因素［2-3］。皮膚光老化比自然衰老癥狀更嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為褶皺和色素沉著等老化現(xiàn)象［4］。已有臨床研究表明，皮膚光老化與多種皮膚病和皮膚惡性腫瘤有密切的關(guān)系，紫外線輻射可造成皮膚光損傷甚至皮膚癌，常見皮膚癌包括基底細(xì)胞癌、鱗狀細(xì)胞癌、惡性黑色素瘤、光毒反應(yīng)、光敏反應(yīng)以及光線性角化等［5］。因此，預(yù)防和延緩皮膚光老化已成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cell，MSC）是一種具有自我復(fù)制能力和多向分化潛能的成體干細(xì)胞，能夠分泌多種細(xì)胞因子和生長因子，在抗皮膚光老化中發(fā)揮一定的作用。

1 M SC及其分泌液的抗皮膚光老化作用

MSC主要存在于結(jié)締組織和器官間質(zhì)中，有研究表明，由于MSC的多向分化潛能，免疫作用及旁分泌效應(yīng)，其在慢性皮膚損傷修復(fù)方面發(fā)揮一定的作用，可通過降低炎癥、促進(jìn)血管生成并減少疤痕來加速皮膚傷口愈合［6］。研究表明脂肪來源MSC在心臟、直腸等多種器官的損傷修復(fù)中是安全可行的［7-9］。近年來，通過對(duì)脂肪來源MSC和骨髓來源MSC的研究，發(fā)現(xiàn)MSC對(duì)皮膚光老化也有一定的治療及預(yù)防作用［10-12］。曾繼平等［13］通過體外構(gòu)建光老化成纖維細(xì)胞模型，再利用脂肪來源MSC分泌液進(jìn)行治療，發(fā)現(xiàn)分泌液可促進(jìn)成纖維細(xì)胞分泌細(xì)胞基質(zhì)，減少基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）的分泌，對(duì)細(xì)胞周期有部分逆轉(zhuǎn)作用，且分泌液中的生長因子在治療中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因此認(rèn)為脂肪來源MSC的旁分泌功能可部分延緩光老化進(jìn)程。在皮膚抗皺方面，Jeong等［14］通過對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，體外培養(yǎng)的脂肪來源MSC和成纖維細(xì)胞在減少皺紋方面機(jī)制不盡相同，但都有著重要作用。前者主要通過降低MMP和增加膠原蛋白的含量來發(fā)揮抗皺紋的作用，而后者雖然比前者更多地增加了膠原蛋白的含量，但同時(shí)也增加了MMP的含量。Kwon等［15］通過構(gòu)建光老化動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒?yīng)用骨髓來源MSC進(jìn)行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)其可通過降低MMP以及增加前膠原的含量來修復(fù)受損皮膚組織，進(jìn)而達(dá)到其預(yù)防、治療皮膚光老化的作用。

2 M SC及其分泌液的抗皮膚光老化作用機(jī)制

以下主要從基因調(diào)控和蛋白表達(dá)調(diào)控方面，對(duì)MSC及其分泌液的抗皮膚光老化的作用機(jī)制進(jìn)行闡述。

2.1 基因調(diào)控 基因調(diào)控在衰老過程中起著根本作用。Spiering等［16］發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞合成DNA合成抑制因子時(shí)，細(xì)胞的復(fù)制速度降低，進(jìn)而延緩細(xì)胞衰老。在氧化應(yīng)激條件下，皮膚細(xì)胞染色體DNA和線粒體DNA發(fā)生損傷，抑制因子合成增加，從而影響DNA復(fù)制和表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞壽命縮短，表現(xiàn)為老化［17］。此外，真皮成纖維細(xì)胞MMP基因表達(dá)水平的異常將引起真皮結(jié)構(gòu)的破壞，其中，MMP-1和MMP-3是降解真皮細(xì)胞外基質(zhì)的主要酶類，負(fù)責(zé)調(diào)控真皮細(xì)胞外基質(zhì)合成和分解代謝的平衡。而紫外線的照射可使MMP-1和MMP-3高表達(dá)，這是皮膚光老化的重要原因［18］。史春艷等［18］通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，皮內(nèi)多點(diǎn)注射骨髓來源MSC可以顯著降低MMP-1和MMP-3 mRNA的表達(dá)，從而減少其對(duì)Ⅰ、Ⅲ型膠原的降解，達(dá)到抗光老化的作用。皮膚光老化可引起DNA損傷，若DNA損傷不能修復(fù)，則會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。有研究將骨髓來源MSC多點(diǎn)注射于皮膚光老化模型大鼠背部，發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞凋亡關(guān)系密切的凋亡加速基因Bax mRNA顯著低于模型組，而凋亡抑制基因Bcl-2 mRNA則顯著高于模型組，表明MSC可以通過與鄰近細(xì)胞融合，整合鄰近細(xì)胞基因，表達(dá)該細(xì)胞的部分特征從而替代或補(bǔ)充損傷的皮膚細(xì)胞，進(jìn)而發(fā)揮抗皮膚光老化作用［19-22］。但目前尚無相關(guān)文獻(xiàn)表明MSC分泌液或其具體組分可通過基因調(diào)控發(fā)揮抗皮膚光老化作用，仍需進(jìn)行深入研究。

2.2 蛋白表達(dá)調(diào)控 皮膚的結(jié)構(gòu)蛋白主要包括膠原纖維、網(wǎng)狀纖維和彈力纖維三大類。膠原纖維的主要成分為膠原蛋白，其中分布于皮膚的主要為Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白［23］。紫外線照射可直接或通過產(chǎn)生的活性氧（ROS）介導(dǎo)的氧化損傷間接地使真皮結(jié)構(gòu)膠原蛋白和彈力纖維的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化［24］。趙翠楊等［25］將骨髓來源MSC 多點(diǎn)皮內(nèi)注射于豚鼠皮膚光老化模型，發(fā)現(xiàn)與模型組出現(xiàn)的真皮厚度急劇減少，膠原纖維異常增生且排列紊亂等皮膚老化特征相比，MSC治療組皮膚結(jié)構(gòu)完整，未見異常增生，其Ⅰ型膠原蛋白的表達(dá)接近于正常組，因此認(rèn)為MSC可以通過血液循環(huán)到達(dá)光老化的組織部位進(jìn)行生理更新及損傷修復(fù)，使受紫外線照射的皮膚細(xì)胞的I型膠原蛋白恢復(fù)到正常水平。Dhong等［26］研究發(fā)現(xiàn)脂肪來源MSC的直接作用和旁分泌作用都可以使Ⅰ型膠原蛋白總量增加。MSC也可以通過上調(diào)Ⅰ型與Ⅲ型膠原蛋白mRNA的表達(dá)，下調(diào)MMP-1 mRNA的表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的合成，進(jìn)而促進(jìn)老化組織的修復(fù)，達(dá)到抗損傷抗皺的效果［15，27］。Kim等［28］通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，皮下注射脂肪來源MSC后，觀察到Ⅰ型膠原前體蛋白增多，從而增加膠原密度。脂肪來源MSC還可通過分泌包括TGF-β1在內(nèi)的多個(gè)細(xì)胞因子趨化并增加成纖維細(xì)胞合成膠原蛋白的能力，并抑制MMP合成［29］。因此，通過皮內(nèi)注射脂肪MSC分泌液不僅可以減輕皮膚皺紋，也可對(duì)老化的真皮膠原降解起到抑制作用［30］。

MMP是與膠原合成與降解比例有密切關(guān)系的一類鋅離子依賴的蛋白酶家族，目前已發(fā)現(xiàn)26種。與光老化相關(guān)的酶主要有MMP-1、MMP-3、MMP-9、MMP-12。Hachiya等［31］的小鼠實(shí)驗(yàn)證實(shí)MMP-1、MMP-9及MMP-12在紫外線照射后表達(dá)量顯著增加。如上所述，MSC分泌液可以抑制MMP-1和MMP-3的表達(dá)，從而達(dá)到抗皮膚光老化的作用［18，27］。王晶晶等［32］發(fā)現(xiàn)皮膚光老化的發(fā)生伴隨著基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑（TIMP）與MMP的動(dòng)態(tài)平衡失衡，且TIMP可被多種細(xì)胞因子誘導(dǎo)產(chǎn)生，但目前尚未有研究表明MSC分泌液中的哪些因子可以誘導(dǎo)TIMP的產(chǎn)生。超氧化物歧化酶（SOD）的活性是體現(xiàn)機(jī)體對(duì)抗光老化能力的重要指標(biāo)。紫外線照射可大量增加皮膚內(nèi)氧自由基，使組織抗氧化防御體系能力減弱，加速皮膚老化，而SOD是目前發(fā)現(xiàn)唯一的一類以自由基為底物的酶，在機(jī)體自由基產(chǎn)生與清除的動(dòng)態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用［33］。姚堯［33］將脂肪來源MSC注射于SD大鼠慢性照射損傷模型的背部皮膚，治療后皮膚組織內(nèi)SOD酶活性逐步升高，并顯著高于模型組，最終接近空白對(duì)照組，結(jié)果證實(shí)了脂肪來源MSC治療后可顯著提高SOD活性，從而提升皮膚組織的抗氧自由基能力，達(dá)到抗皮膚光老化的作用。

對(duì)于亞洲人來說，皮膚光老化主要是黑色素的沉積［34］。因此，關(guān)于黑色素酶的研究對(duì)于亞洲人的抗光老化有重要意義。MSC分泌液可以通過下調(diào)黑色素瘤細(xì)胞中的酪氨酸酶及酪氨酸酶相關(guān)蛋白-1（TRP-1）的表達(dá)，抑制黑色素的合成，達(dá)到抗光老化和皮膚美白的作用；分泌液中的生長因子TGF-β1在其中起到了關(guān)鍵作用，用抗TGF-β1抗體處理后，可以使下調(diào)的酪氨酸酶和TRP-1蛋白表達(dá)恢復(fù)至正常水平［35］。

除以上影響因素外，MSC分泌液中的再生細(xì)胞因子及生長因子還可以活化、聚集巨噬細(xì)胞，增加巨噬細(xì)胞的吞噬能力，從而提高老化組織的修復(fù)能力［36］。

3 小結(jié)與展望

有關(guān)MSC及其分泌液抗皮膚光老化的作用和相關(guān)機(jī)制還在進(jìn)一步的研究當(dāng)中，尤其是其分泌液對(duì)基因的直接修飾等作用的文獻(xiàn)報(bào)道較少，以及分泌液中與抗光老化相關(guān)的一些具體成分及其作用機(jī)制仍不明確。同時(shí)，抗皮膚光老化作用研究還主要在體外模型及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，仍缺乏有效證據(jù)證明其在臨床疾病治療及美容方面也有同樣的效果，并且分泌液注射后的安全性問題也需要更深入的研究。因此，確定MSC分泌液中的抗皮膚光老化的具體成分，其通過何種機(jī)制發(fā)揮抗皮膚光老化的作用，以及安全性問題仍是未來研究的重點(diǎn)。

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Protective Role of Mesenchymal Stem Cells and Their Soluble Factors in Photoaging

WANG Run1，YU Yanqiu2*
（1.The Second Clinical College of China Medical University，Shenyang 110122，China；2.Basic Medical College of China Medical University）

Skin is the largest organ of human body and plays an important role in health and cosmetology.As individuals age，the skin undergoes changes，such as irregular pigmentation， generation of wrinkles and loss of elasticity.Skin photoaging is mainly caused by exogenous physical and chemical factors， which is associated with a variety of skin diseases and cancerous diseases.Mesenchymal stem cells（MSCs） display self-replication and multi-lineage developmental plasticity and secrete various growth factors，which play an important role in anti-photoaging.This review summerizes the anti-photoaging mechanisms of MSCs and their soluble factors from regulation of gene and protein expression.

photoaging；mesenchymal stem cell；gene regulation；protein expression regulation

R751

A

1008-2344（2017）04-0356-03

10.16753/j.cnki.1008-2344.2017.04.019

于艷秋（1962—），女（滿），教授，研究方向：干細(xì)胞抗皮膚衰老.E-mail：yqyu@cmu.edu.cn

2017-05-24

（毛亞萍編輯）