间充质干细胞及其分泌液抗皮肤光老化作用的研究进展

汪润，于艳秋

（1.中国医科大学第二临床学院2013级临床医学七年制，辽宁 沈阳 110122；2.中国医科大学基础医学院）

间充质干细胞及其分泌液抗皮肤光老化作用的研究进展

汪润1，于艳秋2*

（1.中国医科大学第二临床学院2013级临床医学七年制，辽宁 沈阳 110122；2.中国医科大学基础医学院）

皮肤是人体最大的器官，在健康和美容等方面具有重要作用。随着时间的推移，皮肤会出现色素沉着、产生皱纹、弹性降低等衰老现象，其中，光老化主要由外源性理化因素造成，与多种皮肤病和皮肤恶性肿瘤有密切的关系。间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）是一种具有自我复制能力和多向分化潜能的干细胞，能够分泌多种细胞因子和生长因子，在抗皮肤光老化中发挥一定的作用。本文主要从基因调控和蛋白表达调控两个方面对MSC及其分泌液的抗皮肤光老化的作用机制进行综述。

光老化；间充质干细胞；基因调控；蛋白表达调控

皮肤作为人体防御系统的第一道防线，是人体最大的器官，与人体健康息息相关［1］。随着时间的推移和理化因素的积累，皮肤开始出现一系列的变化，包括皱纹出现、色素沉着、弹性降低等，这称作皮肤老化，是一种自然的衰老现象，一般分为自然衰老（也称作内源性衰老）和光老化（也称作外源性衰老）。自然衰老主要由组织内部减少皮肤肥大细胞和成纤维细胞数量，降低胶原蛋白合成等导致［2］。光老化主要是外源性理化因素造成，包括紫外线、红外线、化学烟雾、粉尘及雾霾等，其中慢性紫外线照射为主要因素［2-3］。皮肤光老化比自然衰老症状更严重，主要表现为褶皱和色素沉着等老化现象［4］。已有临床研究表明，皮肤光老化与多种皮肤病和皮肤恶性肿瘤有密切的关系，紫外线辐射可造成皮肤光损伤甚至皮肤癌，常见皮肤癌包括基底细胞癌、鳞状细胞癌、恶性黑色素瘤、光毒反应、光敏反应以及光线性角化等［5］。因此，预防和延缓皮肤光老化已成为科学研究的热点之一。间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）是一种具有自我复制能力和多向分化潜能的成体干细胞，能够分泌多种细胞因子和生长因子，在抗皮肤光老化中发挥一定的作用。

1 M SC及其分泌液的抗皮肤光老化作用

MSC主要存在于结缔组织和器官间质中，有研究表明，由于MSC的多向分化潜能，免疫作用及旁分泌效应，其在慢性皮肤损伤修复方面发挥一定的作用，可通过降低炎症、促进血管生成并减少疤痕来加速皮肤伤口愈合［6］。研究表明脂肪来源MSC在心脏、直肠等多种器官的损伤修复中是安全可行的［7-9］。近年来，通过对脂肪来源MSC和骨髓来源MSC的研究，发现MSC对皮肤光老化也有一定的治疗及预防作用［10-12］。曾继平等［13］通过体外构建光老化成纤维细胞模型，再利用脂肪来源MSC分泌液进行治疗，发现分泌液可促进成纤维细胞分泌细胞基质，减少基质金属蛋白酶（MMP）的分泌，对细胞周期有部分逆转作用，且分泌液中的生长因子在治疗中发挥关键作用，因此认为脂肪来源MSC的旁分泌功能可部分延缓光老化进程。在皮肤抗皱方面，Jeong等［14］通过对比研究发现，体外培养的脂肪来源MSC和成纤维细胞在减少皱纹方面机制不尽相同，但都有着重要作用。前者主要通过降低MMP和增加胶原蛋白的含量来发挥抗皱纹的作用，而后者虽然比前者更多地增加了胶原蛋白的含量，但同时也增加了MMP的含量。Kwon等［15］通过构建光老化动物实验模型并应用骨髓来源MSC进行干预，发现其可通过降低MMP以及增加前胶原的含量来修复受损皮肤组织，进而达到其预防、治疗皮肤光老化的作用。

2 M SC及其分泌液的抗皮肤光老化作用机制

以下主要从基因调控和蛋白表达调控方面，对MSC及其分泌液的抗皮肤光老化的作用机制进行阐述。

2.1 基因调控 基因调控在衰老过程中起着根本作用。Spiering等［16］发现在细胞合成DNA合成抑制因子时，细胞的复制速度降低，进而延缓细胞衰老。在氧化应激条件下，皮肤细胞染色体DNA和线粒体DNA发生损伤，抑制因子合成增加，从而影响DNA复制和表达，导致细胞寿命缩短，表现为老化［17］。此外，真皮成纤维细胞MMP基因表达水平的异常将引起真皮结构的破坏，其中，MMP-1和MMP-3是降解真皮细胞外基质的主要酶类，负责调控真皮细胞外基质合成和分解代谢的平衡。而紫外线的照射可使MMP-1和MMP-3高表达，这是皮肤光老化的重要原因［18］。史春艳等［18］通过动物实验发现，皮内多点注射骨髓来源MSC可以显著降低MMP-1和MMP-3 mRNA的表达，从而减少其对Ⅰ、Ⅲ型胶原的降解，达到抗光老化的作用。皮肤光老化可引起DNA损伤，若DNA损伤不能修复，则会诱导细胞凋亡。有研究将骨髓来源MSC多点注射于皮肤光老化模型大鼠背部，发现与细胞凋亡关系密切的凋亡加速基因Bax mRNA显著低于模型组，而凋亡抑制基因Bcl-2 mRNA则显著高于模型组，表明MSC可以通过与邻近细胞融合，整合邻近细胞基因，表达该细胞的部分特征从而替代或补充损伤的皮肤细胞，进而发挥抗皮肤光老化作用［19-22］。但目前尚无相关文献表明MSC分泌液或其具体组分可通过基因调控发挥抗皮肤光老化作用，仍需进行深入研究。

2.2 蛋白表达调控 皮肤的结构蛋白主要包括胶原纤维、网状纤维和弹力纤维三大类。胶原纤维的主要成分为胶原蛋白，其中分布于皮肤的主要为Ⅰ型、Ⅲ型胶原蛋白［23］。紫外线照射可直接或通过产生的活性氧（ROS）介导的氧化损伤间接地使真皮结构胶原蛋白和弹力纤维的结构发生变化［24］。赵翠杨等［25］将骨髓来源MSC 多点皮内注射于豚鼠皮肤光老化模型，发现与模型组出现的真皮厚度急剧减少，胶原纤维异常增生且排列紊乱等皮肤老化特征相比，MSC治疗组皮肤结构完整，未见异常增生，其Ⅰ型胶原蛋白的表达接近于正常组，因此认为MSC可以通过血液循环到达光老化的组织部位进行生理更新及损伤修复，使受紫外线照射的皮肤细胞的I型胶原蛋白恢复到正常水平。Dhong等［26］研究发现脂肪来源MSC的直接作用和旁分泌作用都可以使Ⅰ型胶原蛋白总量增加。MSC也可以通过上调Ⅰ型与Ⅲ型胶原蛋白mRNA的表达，下调MMP-1 mRNA的表达促进细胞外基质的合成，进而促进老化组织的修复，达到抗损伤抗皱的效果［15，27］。Kim等［28］通过动物实验证明，皮下注射脂肪来源MSC后，观察到Ⅰ型胶原前体蛋白增多，从而增加胶原密度。脂肪来源MSC还可通过分泌包括TGF-β1在内的多个细胞因子趋化并增加成纤维细胞合成胶原蛋白的能力，并抑制MMP合成［29］。因此，通过皮内注射脂肪MSC分泌液不仅可以减轻皮肤皱纹，也可对老化的真皮胶原降解起到抑制作用［30］。

MMP是与胶原合成与降解比例有密切关系的一类锌离子依赖的蛋白酶家族，目前已发现26种。与光老化相关的酶主要有MMP-1、MMP-3、MMP-9、MMP-12。Hachiya等［31］的小鼠实验证实MMP-1、MMP-9及MMP-12在紫外线照射后表达量显著增加。如上所述，MSC分泌液可以抑制MMP-1和MMP-3的表达，从而达到抗皮肤光老化的作用［18，27］。王晶晶等［32］发现皮肤光老化的发生伴随着基质金属蛋白酶抑制剂（TIMP）与MMP的动态平衡失衡，且TIMP可被多种细胞因子诱导产生，但目前尚未有研究表明MSC分泌液中的哪些因子可以诱导TIMP的产生。超氧化物歧化酶（SOD）的活性是体现机体对抗光老化能力的重要指标。紫外线照射可大量增加皮肤内氧自由基，使组织抗氧化防御体系能力减弱，加速皮肤老化，而SOD是目前发现唯一的一类以自由基为底物的酶，在机体自由基产生与清除的动态平衡中发挥重要作用［33］。姚尧［33］将脂肪来源MSC注射于SD大鼠慢性照射损伤模型的背部皮肤，治疗后皮肤组织内SOD酶活性逐步升高，并显著高于模型组，最终接近空白对照组，结果证实了脂肪来源MSC治疗后可显著提高SOD活性，从而提升皮肤组织的抗氧自由基能力，达到抗皮肤光老化的作用。

对于亚洲人来说，皮肤光老化主要是黑色素的沉积［34］。因此，关于黑色素酶的研究对于亚洲人的抗光老化有重要意义。MSC分泌液可以通过下调黑色素瘤细胞中的酪氨酸酶及酪氨酸酶相关蛋白-1（TRP-1）的表达，抑制黑色素的合成，达到抗光老化和皮肤美白的作用；分泌液中的生长因子TGF-β1在其中起到了关键作用，用抗TGF-β1抗体处理后，可以使下调的酪氨酸酶和TRP-1蛋白表达恢复至正常水平［35］。

除以上影响因素外，MSC分泌液中的再生细胞因子及生长因子还可以活化、聚集巨噬细胞，增加巨噬细胞的吞噬能力，从而提高老化组织的修复能力［36］。

3 小结与展望

有关MSC及其分泌液抗皮肤光老化的作用和相关机制还在进一步的研究当中，尤其是其分泌液对基因的直接修饰等作用的文献报道较少，以及分泌液中与抗光老化相关的一些具体成分及其作用机制仍不明确。同时，抗皮肤光老化作用研究还主要在体外模型及动物实验阶段，仍缺乏有效证据证明其在临床疾病治疗及美容方面也有同样的效果，并且分泌液注射后的安全性问题也需要更深入的研究。因此，确定MSC分泌液中的抗皮肤光老化的具体成分，其通过何种机制发挥抗皮肤光老化的作用，以及安全性问题仍是未来研究的重点。

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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

于艳秋（1962—），女（满），教授，研究方向：干细胞抗皮肤衰老.E-mail：yqyu@cmu.edu.cn

2017-05-24

（毛亚萍编辑）