Front Cell Dev Biol:冷泠/馬潔/朱雲平團隊聯合揭示皮膚衰老的秘密

皮膚老化是一個生理問題,但人們對它的了解還比較少。許多研究表明,真皮細胞外基質(extracellular matrix,ECM)在皮膚老化中起著重要作用。

皮膚老化是一個生理問題,但人們對它的了解還比較少。許多研究表明,真皮細胞外基質(extracellular matrix,ECM)在皮膚老化中起著重要作用。然而,從出生到老年,細胞外ECM特徵的變化及其參與真皮基質形成的分子機制仍不清楚。此外,ECM微環境如何支援皮膚在發育過程中功能的也知之甚少。

2021年11月26日,中國醫學科學院北京協和醫院冷泠團隊聯合軍事醫學研究院生命組學研究所馬潔/朱雲平團隊在《Frontiers in Cell and Developmental Biology》雜誌上聯合發表了題為“Time-resolved extracellular matrix atlas of the developing human skin dermis”的論文,首次使用組織工程方法結合蛋白質組學技術以及生物資訊學方法來研究皮膚老化過程中ECM的分子構成、差異和發育特徵,並構建嬰幼兒、青少年、成年和老年人四個年齡段皮膚ECM的特徵圖譜,為年齡特定的皮膚的細胞外基質組成提供了新的標準。此外,該工作還系統地分析了皮膚老化過程中不同類型的ECM蛋白的年齡特異性功能,為研究皮膚發育、衰老和損傷修復等相關疾病提供了新的方向。

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此前,冷泠與馬潔合作首次利用組織工程技術結合基質組學技術共同開發了新基質蛋白搜索工具和數據庫《PeerJ》,並解析不同物種的皮膚細胞外基質蛋白功能特徵《ACS Biomater Sci Eng》,以及皮膚瘢痕疙瘩組織微環境特徵和治療靶點《FASEB J》。此外,利用表皮幹細胞/類器官培養體系《Stem Cell Res Ther》和組織工程皮膚模型《J Tissue Eng》揭示表皮幹細胞的生長髮育和命運決定。該研究進一步通過合作開發的基質組學解析不同年齡段生理狀態下皮膚基質微環境的分子特徵,為研究皮膚的發育、老化和皮膚疾病的再生和修復提供堅實的工作基礎。

真皮細胞基質組成和紊亂是人類皮膚老化的主要驅動因素。然而,目前關於衰老對人類皮膚基質組影響的知識非常有限。該研究發現,作為人類皮膚的主要成分的膠原蛋白在不同的年齡有明顯差異。幼兒和青少年皮膚中表達的主要膠原蛋白是基底膜膠原蛋白,而短鏈和纖維相關的膠原蛋白在成人和老年皮膚中更為豐富。與皮膚硬度和抗變形能力有關的蛋白多糖在幼兒皮膚中最為豐富,彈性蛋白微纖維相關的糖蛋白在幼兒和青少年皮膚中含量都很高。促進皮膚發育的生長因子和糖蛋白,在幼兒皮膚中富集。

另一方面,與表皮幹細胞增殖和血管生成相關的蛋白多糖,以及與神經元發育相關的糖蛋白主要在成人皮膚中發現。而與損傷癒合相關的ECM,如纖維蛋白原相關糖蛋白、凝血調控蛋白,以及免疫刺激和炎症相關的蛋白多糖在成人皮膚中更多。有意思的是,骨化和纖維化相關的糖蛋白以及炎症和衰老相關的調控分子在老年皮膚中富集。這些結果解釋了為什麼皮膚在幼兒階段年輕,而隨著年齡增加年齡而衰老的原因。

綜上,該工作對了解皮膚組織ECM微環境的生理和發育機制,以及預測皮膚組織老化和疾病狀態具有潛在價值。同時,該研究促進了蛋白質組學在生物醫學工程和再生醫學方面的應用價值。

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中國醫學科學院北京協和醫院冷泠和軍事醫學研究院生命組學研究所馬潔、朱雲平為共同通訊作者。軍事醫學研究院生命組學研究所李滿生、李曉為共同第一作者。

原文連結:

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2021.783456/full

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