王小燕 劉子菁 馬仁燕 Juliandri 許 陽

光老化(photoaging)是由于過多的日光照射引起皮膚特征性改變的復(fù)雜過程，主要表現(xiàn)為皮膚干燥、松弛、皺紋、色素增加或脫失以及毛細血管擴張等，嚴重的可能導致皮膚表面隆起、深犁溝狀、革質(zhì)外觀，并出現(xiàn)開放性粉刺、粟丘疹、光化性紫癜以及表皮和真皮增厚[1,2]。從1960年代Kligman發(fā)現(xiàn)日光可致皮膚光損傷至今，關(guān)于紫外線所致皮膚光老化的基礎(chǔ)、臨床研究成果頗豐，已有諸多文獻總結(jié)綜述[3-5]。本文僅簡述近年來皮膚光老化發(fā)病機制和防治研究領(lǐng)域的新觀點。

1 與皮膚光老化有關(guān)的日光組成

日光根據(jù)波長不同分為紫外線、可見光和紅外線。紫外線(Ultraviolet，UV)波長在200～400 nm之間，可見光(visible light，VL)波長400～700 nm，紅外線(infrared light，IR)波長700～10000 nm。其中紫外線占日光的5%，可見光占50%，紅外線占45%[6]。

紫外線引起光老化已有很多研究[7-10]。相關(guān)機制包括受體介導的通路MAPK、NF-kB/P65、JAK/STAT、Nrf-2的激活，氧自由基(reactive oxygen species，ROS)使端?？s短、線粒體損傷，DNA損傷引起抑癌基因P53突變，以及炎癥級聯(lián)反應(yīng)和免疫抑制等[4]。

近年來的研究表明VL和IR也可引起光老化[5]。表皮成纖維細胞實驗結(jié)果顯示VL與細胞內(nèi)過氧化物的形成正相關(guān)并呈劑量依賴，當VL劑量分別是65、130和180 J/cm2，ROS分別增加5倍、9倍和18倍。而大量的ROS可引起氧化應(yīng)激反應(yīng)，通過EGFR/ERK通路產(chǎn)生促炎細胞因子如白介素IL(interlerleukin)-α、IL-1、IL-6、IL-8、粒系巨噬細胞-集落刺激因子(granulocyte macrophage-colony stimulating factor，GM-CSF)，并促進基質(zhì)金屬蛋白酶MMP(Matrix metalloproteinase)-1和MMP-9表達，導致炎癥細胞浸潤和基質(zhì)膠原蛋白降解從而引起皮膚老化[11]。另有研究表明VL照射對Ⅲ型及更深膚色的人群可引起即刻的色素沉著，即使是最低劑量40 J/cm2的照射也會產(chǎn)生色素沉著且持續(xù)兩周的時間不消退。隨著劑量的增加，皮膚紅斑面積也會更大，黑色素會重新分布到角質(zhì)形成細胞中的棘層以上部位[12]。其他研究表明VL可使黑色素光致敏、產(chǎn)生單線態(tài)氧而損傷細胞DNA，進一步誘導基因突變或細胞老化[13]。

IR包含IRA(700～1400nm)、IRB(1400～3000 nm)和IRC(3000nm～1mm)。IR-A可穿透皮膚的表皮、真皮，到達皮下組織，而皮膚表皮溫度不升高。IR-B、IR-C主要被表皮吸收，可升高皮膚溫度[14]。急性暴露于IR會增加表皮中肥大細胞數(shù)量和血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表達，使VEGF與血小板反應(yīng)素(thrombospondin TSP)-1和2的比例增加，導致毛細血管擴張[15]。IR暴露還會引起線粒體內(nèi)ROS的產(chǎn)生從而激活MAPK/ERK1通路使MMP-1基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯增加。在溫度高于43℃、低pH條件下IR輻射可激活角質(zhì)形成細胞，成纖維細胞和黑素細胞膜上各種熱敏感受體，包括瞬時受體電位辣椒素亞型1(transient receptor potential vanilloid 1，TRPV1)， TRPV1在受刺激時打開細胞膜通道，鈣離子內(nèi)流，MMP-1表達增加，膠原纖維降解，I型前膠原蛋白減少，從而導致粗皺紋的形成[6,16]。另有研究表明IRA輻射增加ROS表達后降低內(nèi)源性抗氧化劑酶防御系統(tǒng)，減少成纖維細胞中的GADD45a蛋白從而減弱DNA修復(fù)過程，促進皮膚光老化[17]。

2 皮膚光老化的表現(xiàn)以及相關(guān)機制

既往文獻描述皮膚光老化臨床表現(xiàn)主要在表皮層和真皮層，表皮層主要表現(xiàn)為皺紋、松弛、粗糙和色素的增加或缺失。在大量MMPs如MMP-2、MMP-9和uPA、明膠酶及肝素酶活性增強的情況下可降解基底膜致結(jié)構(gòu)損傷[18]。真皮層主要表現(xiàn)為膠原纖維和彈性纖維的降解，而新近研究認為皮膚脂肪層也具有光老化表現(xiàn)。

人真皮白色脂肪組織(dermal white adipose tissue，dWAT)是從皮下白色脂肪組織(subcutaneous white adipose tissue，sWAT)中分離出來的一層以“圓筒”形式存在的脂肪組織庫[19]。dWAT參與傷口愈合、皮溫調(diào)節(jié)等生理過程，可突出至真皮上層形成連接皮膚表層和sWAT的“脂肪橋”，而這種連接使紫外線照射到達更深的脂肪層。慢性多次或單次的UVR照射均可影響sWAT的代謝，且暴露部位sWAT中的游離脂肪酸和甘油三酯含量顯著低于非暴露區(qū)域[20]。慢性和單次UVR暴露會顯著降低主要的脂肪生成因子如過氧化物酶增殖激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)使脂肪生成減少，其作用至少保持穩(wěn)定至急性UVR暴露后的72 h。而這種現(xiàn)象存在的機制是UVR誘導皮膚產(chǎn)生炎癥因子如IL-1α、IL-6、IL-11和TNF-α等，抑制前體脂肪細胞轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒熘炯毎砻餮仔砸蜃訁⑴c皮膚外源性老化中sWAT的減少。慢性UVA暴露可導致表皮油脂減少、變薄、皮膚dWAT減少及纖維產(chǎn)生增多和真皮下層的乙酰透明質(zhì)酸含量增加，這些變化會導致更強的紫外線被吸收并加速皮膚老化，機制是真皮脂肪細胞向脂肪-肌成纖維細胞轉(zhuǎn)變(adipoctye-myofibroblast transition，AMT)，而這纖維化的轉(zhuǎn)變代替原本的dWAT體積導致空間異質(zhì)性皮膚結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生使皮膚結(jié)構(gòu)塌陷、容積喪失，出現(xiàn)萎縮[21]。

3 光老化治療進展

3.1 廣譜防曬 除物理遮擋如戴帽、口罩等，目前提倡廣譜防曬，即采用廣譜防曬劑或使用新型成分的防曬產(chǎn)品對紫外線、可見光以及IRA均進行防護[22]。新型成分如類維生素A或抗AhR、抗炎、抗氧化[23,24]，抗MMP[25]及抗TRPV1[26]等，主要減少紫外線照射引起的MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-13和炎癥因子IL-1β、IL-2、IL-4、環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase，COX-2)及P53基因的表達等發(fā)揮作用。

3.2 肉毒素-A抗光老化作用 肉毒素-A(botulinum toxin type -A,BTX-A)可通過抑制神經(jīng)肌肉接頭處乙酰膽堿的釋放導致肌肉松弛來改善動態(tài)皺紋[27]。近年來研究發(fā)現(xiàn)真皮內(nèi)注射BTX-A可改善皮膚紋理和靜態(tài)皺紋。將BTX-A加入成纖維細胞培養(yǎng)基中，可促進I型膠原的合成，減少MMP-9的表達[28]。另一項研究發(fā)現(xiàn)在UVB輻射誘導提早衰老的成纖維細胞中加入BTX-A后可減緩細胞衰老，使衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色陽性細胞比例明顯減少，且與BTX-A呈劑量依賴性。UVB照射可使G1期阻滯成纖維細胞增加，而BTX-A通過抑制p16、p21和p53的表達來減少G1期阻滯的成纖維細胞的比例，促進I型、III型膠原分泌，并且減少MMP1和MMP3表達[29]。表明BTX-A可促進真皮膠原的合成并減少其降解，發(fā)揮抗光老化作用。

3.3 注射交聯(lián)透明質(zhì)酸的抗皮膚光老化作用 臨床常用交聯(lián)透明質(zhì)酸(cross-linked hyaluronic acid,HA)作為軟組織填充劑[30]來改善面部輪廓。HA聚合物可與皮膚中的水結(jié)合形成黏性復(fù)合物，有助于補水、維持皮膚彈性和保護皮膚屏障功能[31]。在年輕人皮膚中，真皮內(nèi)成纖維細胞通過跨膜整聯(lián)蛋白受體附著在膠原纖維上，當整合素與真皮細胞外基質(zhì)結(jié)合觸發(fā)黏附復(fù)合物的形成后，可促使肌動蛋白骨架形成，從而維持成纖維細胞局部粘附性和機械穩(wěn)定性。而在老化皮膚中，真皮膠原纖維經(jīng)酶裂解催化，導致成纖維細胞結(jié)構(gòu)塌陷和機械張力降低，使I型膠原產(chǎn)生減少和MMPs增多[32]。有研究表明在老化皮膚內(nèi)注射交聯(lián)HA填充劑4周后，注射臨近區(qū)域可觀察到高組織性的致密膠原纖維束，使得真皮細胞外基質(zhì)機械穩(wěn)定性恢復(fù)，前I型和III型膠原蛋白增多，成纖維細胞伸展并活化，張力作用下伸展的成纖維細胞上調(diào)TβRII和CTGF/CCN2并通過 TGF-β途徑促進膠原合成[33]。HA制劑通過CD44受體促進基底角質(zhì)形成細胞增殖和表皮增厚改善光老化變薄皮膚[34]。

3.4 聚二氧環(huán)己酮線 聚二氧環(huán)己酮(Polydioxanone，PDO)是一種無色、結(jié)晶、可吸收的聚合物， PDO線已被用于美容，如微創(chuàng)提升頸部和面部老化輪廓[35]。一項研究使用由多股PDO單絲構(gòu)成的內(nèi)部空狀結(jié)構(gòu)的支架植入動物模型中，1周后，支架內(nèi)可觀察到成纖維細胞生長，4周后，支架中央?yún)^(qū)域包含較多的I型膠原纖維，周邊主要包含III型膠原纖維。12周后支架內(nèi)膠原纖維形成致密組織，I型膠原纖維顯著增多，因此證實PDO線可支撐真皮組織并促進成纖維細胞合成膠原[36]。另一項研究使用PDO支架植入人的上唇和前額部的皺紋處，亦觀察到I和III型膠原合成增加，3個月后皺紋明顯改善且療效持續(xù)12個月[37]，即證明除提拉緊致作用外PDO線還具有直接抗光老化作用。亦有實驗表明植入PDO線還可以通過毛細血管擴張增加循環(huán)來改善皮膚紋理和脂肪細胞變性減少脂肪體積從而改善面部輪廓[38]。

3.5 脂肪來源干細胞 脂肪來源干細胞(Adipose-derived stem cells，ADSCs)具有多種再生功能，可分泌多種生長因子，如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor，IGF)、肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)、轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor-beta1,TGF-β1)等。在UVB照射誘導光老化的無毛小鼠皮下注射ADSC后，可觀察到成纖維細胞增殖增多，膠原合成增加，MMPs減少，且成纖維細胞凋亡減少，從而使真皮膠原含量增加，皺紋減少，皮膚紋理改善[39]。在紫外線照射后的人體成纖維細胞中加入ADSCs后可明顯減少MMP-1表達并增加I型前膠原的含量從而發(fā)揮抗皺紋作用[40]。用脂肪干細胞上清液(Adipose-derived stem cells-conditioned medium,ADSCs-CM)處理成纖維細胞后可促進I和III型膠原產(chǎn)生，并且可促進具有抗纖維化和調(diào)控纖維細胞凋亡作用的HGF產(chǎn)生[41]。Chang等[42]證明了ADSCs分泌多種因子并通過下調(diào)B16黑素瘤細胞中的酪氨酸酶和酪氨酸酶相關(guān)蛋白1(tyrosinase-related protein，TRP-1)表達而抑制黑色素合成，從而改善皮膚色素沉著。

4 其他相關(guān)研究新進展

4.1 老化暴露組的概念 2016年有文獻提出皮膚老化暴露組(skin ageing exposome)這一概念，包括人從出生到死亡接觸到的可引起皮膚老化生物學及臨床表現(xiàn)的多種外源性和內(nèi)源性因素、因素之間相互作用以及人體對這些因素的反應(yīng)，而這些因素會導致人體皮膚出現(xiàn)老化的生物學變化和臨床癥狀。這些相關(guān)因素包括了日光(紫外線、可見光、紅外光)、煙草、空氣污染、溫度、營養(yǎng)、睡眠以及壓力，美容產(chǎn)品等，其中日光對于外源性老化的影響最為明顯[43]。而空氣污染、吸煙對皮膚老化的影響和研究成為了除紫外線輻射以外的熱點。

4.2 黑素細胞可直接感知光 視網(wǎng)膜通過視蛋白(Opsin)感知可見光。最新研究表明黑素細胞也可通過視蛋白OPN3直接感知可見光中波長400～415nm的藍光，誘導色素沉著。OPN3誘導黑色素生成是呈鈣依賴性的，鈣離子內(nèi)流后進一步激活蛋白激酶CAMKII，然后激活CREB，細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase, ERK)和p38，導致小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(microphthalmia-associated transcription factor, MITF)的磷酸化并最終導致黑色素生成酪氨酸酶的增加和多巴色素互變異構(gòu)酶(dopachrome tautomerase, DCT)產(chǎn)生。酪氨酸酶與DCT形成復(fù)合物后，該復(fù)合物可在皮膚黑素細胞中持續(xù)誘導酪氨酸酶活性，經(jīng)藍光照射后在深色皮膚中可觀察到持久過度的色素沉著,這一研究發(fā)現(xiàn)為預(yù)防日光導致的色素沉著提供了新的治療靶點[44，45]。

目前關(guān)于光老化的研究頗多，仍需要進一步更深入的基礎(chǔ)研究，為未來預(yù)防和治療光老化提供更多更有效的方法。