臨床皮膚科雜志 2000年第4期第29卷 綜述  作者：符移才 金錫鵬

單位：上海醫(yī)科大學預防醫(yī)學研究所皮膚生理毒理研究室，上海 200032

關鍵詞：皮膚衰老；自然衰老；分子生物學機制   摘要：皮膚衰老是機體衰老的重要外在表現(xiàn)之一，已引起老年學和皮膚科學的重視。體外的皮膚細胞衰老可部分反映機體皮膚老化狀況。同時角質(zhì)形成細胞在皮膚衰老中的作用也逐漸引起人們的重視，因為表皮角質(zhì)形成細胞在皮膚衰老過程中的重要作用如同真皮成纖維細胞一樣日益受到關注。加速有關皮膚衰老的研究可為闡明皮膚衰老機制、為老年皮膚病學的發(fā)展提供科學依據(jù)，進一步指導臨床用藥和皮膚疾病的 防治。

   中圖分類號：R334.＋5；Q255文獻標識碼：C文章編號：1000-4963(2000)04 Skin aging and aging of cells  

衰老是指隨著時間的推移所有個體都將發(fā)生的功能性和器質(zhì)性衰退的漸進過程。這種退行性變化可歸因于內(nèi)源性(基因調(diào)控)和個體反復暴露于環(huán)境中各種有害因素的綜合作用的結果[1]。人們對系統(tǒng)器官方面的衰老表象研究較多，已引起老年學研究工作者的重視。有關皮膚衰老的研究相對較少，研究也不夠深入和細致。本文就皮膚衰老和細胞衰老有關問題進行 如下綜述。  

1 皮膚衰老  

衰老是指機體器官對環(huán)境改變適應性隨年歲增長逐漸下降，進而易患疾病或引起死亡。衰老部分是由機體預定的基因程序進行調(diào)控的；部分由內(nèi)外：“磨損和消耗”所引起，同時表現(xiàn)于細胞和分子水平。皮膚可為研究衰老提供良好的場所，因為它淺表外露，有利于在分子和細胞水平上研究機體的衰 老[1,2]。  

皮膚衰老主要為自然衰老和光老化兩種形式，所謂自然衰老(intrinsic aging)系指由于機體內(nèi)在因素的作用(主要為遺傳因素)引起，見于暴露部位和非暴露部位，明顯特征為皺紋的出現(xiàn)和皮膚的松弛。而光老化(photoaging)則指皮膚衰老過程紫外線損害的積累，是自然老化和紫外線輻射共同作用的結果，表現(xiàn)為皮膚暴露部位粗燥、皺紋加深加粗、結構異常、不規(guī)則性色素沉著、血管擴張、表皮角化不良、出現(xiàn)異常增殖、真皮彈力纖維變性及降解產(chǎn)物蓄積等[2,3]。由此可見，自然衰老與光 老化有一定的差異。  

皮膚衰老表現(xiàn)為表皮更新減慢、屏障功能減弱、角質(zhì)形成細胞活力下降、表皮受傷后修復能力減弱。具體而言，表皮厚度改變不明顯，但角質(zhì)層的屏障功能下降：表皮使用50％的氫氧化氨處理，則衰老皮膚產(chǎn)生小水皰為特征的初始反應時間縮短。表皮持續(xù)更新并維持機體與環(huán)境聯(lián)系，以保持機體結構的完整。在完整的表皮，基底角質(zhì)形成細胞中的角蛋白中間絲與基底層的致密斑相連。中間絲插入到具有大皰抗原(BP230、BP180)高密度的半橋粒致密斑中，半橋粒富含層粘蛋白和Nidogen，發(fā)出錨定纖維(anchoring fibrils)平鋪在透明層，直達致密層。致密層中富含Ⅶ型膠原和硫酸乙酰皮膚素，通過Ⅶ型膠原的錨定作用與間質(zhì)膠原纖維相連。角質(zhì)形成細胞經(jīng)歷復雜而又是預定的程序進行分化[4]。如果此過程出現(xiàn)障礙，則導致機體各種各樣功能減弱，衰老過程中由于自由基及過氧化作用使膠原表面形成AGE(終末糖化產(chǎn)物)而過度交聯(lián)，使皮膚半橋粒結構失去彈性，表皮真皮連接變平，皮膚變得松弛、失去彈性[3 ～5]。  

真皮衰老表現(xiàn)為真皮對外來化學物清除力下降，真皮厚度變薄、膠原蛋白和彈性蛋白合成減少、分解增加，分解酶活性增強。皮膚作為重要的代謝器官，衰老時許多代謝酶類活性下降[1,3]。另外，Ⅰ、Ⅲ型膠原比值在衰老過程中逐漸倒置，膠原逐漸變粗、出現(xiàn)異常交鏈，主要歸因于衰老有關的組氨酸、丙氨酸交鏈鍵增加，同時非酶糖化的增多也是引起膠原異常交鏈出現(xiàn)的原因之一。真皮厚度變薄，膠原含量減少，特別是可溶性膠原含量下降明顯彈性蛋白含量上升；胞外間質(zhì)中透明質(zhì)酸和硫酸皮膚素含量明顯下降，糖胺多糖總含量下降。

此外，膠原纖維和彈性纖維排列也漸趨紊亂。其生理結局使老年皮膚失去增殖能力，其抗剪切力減弱。郎格漢斯細胞和黑素細胞數(shù)目明顯下降、脂褐質(zhì)明顯增加，呈現(xiàn)出老年斑和 其他色素沉著癥狀。  

皮膚衰老也表現(xiàn)在皮膚功能方面，如溫度調(diào)節(jié)、受傷后表皮重建能力、免疫反應、感覺能力、汗腺和皮脂腺分泌、維生素D3合成能力和血管反應性等多方面功能降低，這樣導致老年人對紫外線、變應原敏感，它們不僅是皮膚衰老的結果，反過來也進一步促進皮膚衰老[1～3]。  

皮膚衰老的機制非常復雜[2～7]。在細胞、分子水平，可表現(xiàn)為染色體端粒縮短，DNA甲基化水平下降，EGF等生長因子及其受體或其它生長、抑制相關基因(如RB、fos、jun、GADD153)數(shù)量、功能的變化，對外界反應性逐漸降低，皮膚細胞增殖分化能力進而減弱、新陳代謝減緩，皮膚呈現(xiàn)出衰老外貌。  

2 皮膚細胞衰老  

皮膚表象的衰老反映在細胞水平即為細胞衰老(cell senescence)，細胞衰老是指正常細胞只有一定的生命周期而不能進行無限增殖。衰老細胞具有下列特征[7,8]：(1)細胞衰老的明顯特征是細胞內(nèi)容物、代謝和形態(tài)學改變。衰老細胞盡管喪失合成DNA和細胞增殖能力，但仍具有一定代謝活性。細胞變大、核增大，蛋白含量、脂質(zhì)、核RNA含量增加，同樣胞外基質(zhì)也增加。(2)細胞衰老是一種優(yōu)勢現(xiàn)象，年輕細胞和年老細胞的細胞融合實驗證實衰老占主要過程，即雜合子細胞表現(xiàn)為衰老細胞，其可能的原因為年老細胞的細胞因子或其他成分阻止年輕細胞合成DNA，使細胞的生長停止。人們得出結論衰老細胞的生長停止是一種由衰老有關基因事先決定的現(xiàn)象。(3)細胞衰老是一種不可逆的過程。除非用腫瘤病毒DNA進行轉化則可逆轉，少數(shù)細胞渡過一定的“危機”之后被轉化變成不死細胞。這表明細胞衰老是細胞轉化的逆過程，與終末分化相類似。(4)衰老細胞不能進行DNA合成而導致生長的停止，這樣人們推斷衰老 細胞中存在DNA合成抑制因子。  

體外實驗研究表明，皮膚細胞的培養(yǎng)時間長短和增殖速率與供體的年齡成反比[1,3,9]。同時表現(xiàn)在對外界有絲分裂原的反應性、克隆形成能力和產(chǎn)生自體和旁分泌生長因子能力下降 ，對其抑制信號反應(如干擾素)增強。  

2.1 成纖維細胞衰老  

因為成纖維細胞具有易獲取、易培養(yǎng)的特點，在皮膚衰老中研究較多。許多體外實驗研究表明，成纖維細胞在衰老過程中I型膠原表達減少，其中轉化生長因子(TGFβ)起十分重要的  

作用。隨著細胞傳代次數(shù)的增加，I型膠原α和TGFβmRNA表達均下降62％，TGFβ受體Ⅰ、Ⅱ的mRNA表達下降59％，TGF與受體結合力也隨之下降[10]。同時衰老細胞中間質(zhì)膠原酶(MMP－1)、間質(zhì)溶解酶(MMP－3)的誘導能力上調(diào)，引起膠原等間質(zhì)蛋白分解增強[11]。衰老的成纖維細胞產(chǎn)生的Fas蛋白表達增加2～3倍，導致 凋亡的發(fā)生。  

有關光老化方面的結果也與此一致，老年人來源的比年輕人的來源的細胞、新生兒來源的比年輕人來源的細胞、太陽暴露部位比非暴露部位來源的細胞的體外倍增次數(shù)明顯減少、對生長因子等生長刺激因素的反應力減弱、細胞表面的受體也減少、配體受體結合后磷酸化能力也減弱等等[2,12]。有研究報道[13]，UVA作用于成纖維細胞后使IL－1的表達增加，誘導IL－6的表達增多，從而導致間質(zhì)膠原酶的分泌增加，引起皮膚間質(zhì)膠原的分解增多，在光老化中起十分重要的作用。 

 2.2 角質(zhì)形成細胞衰老  

人們在研究機體衰老和皮膚衰老時，多側重于皮膚成纖維細胞衰老的研究。近年來，逐步認識到角質(zhì)形成細胞在皮膚衰老中也起著十分重要的作用。角質(zhì)形成細胞培養(yǎng)可在體外進一步分化方法的成功建立以及分子生物學的發(fā)展，可提供純的角質(zhì)形成細胞來進行增殖和分化因子的研究，并可分離和純化這些蛋白質(zhì)和基因。體內(nèi)外角質(zhì)形成細胞突變蛋白的研究可為探明衰老的發(fā)生和諸多皮膚病的成因提供新的思路和方法。增殖僅限于表皮的基底層，但隨著細胞從基底層向顆粒層、角質(zhì)層推進過程中進行分化。分化過程與許多蛋白質(zhì)的改變有關。K5、K15角蛋白表達見于基底層，而在顆粒層為K1、K10— —形成角質(zhì)包裹層[14]。  

角質(zhì)形成細胞自然衰老時，分化相關的SPR2(一種富含脯氨酸小分子蛋白)和IL－1ra(白介素1受體拮抗物，具有競爭性抑制IL－1α、β的作用)基因表達顯著增加，原癌基因c－fos基因表達減少[15]。培養(yǎng)的新生兒角質(zhì)形成細胞c－fos基因表達很弱，經(jīng)生長因子刺激后迅速和大量表達；成人角質(zhì)形成細胞也能誘導，但其強度弱得多。同樣c－myc基因在40歲以上年齡者的表達水平比新生兒和年輕人表達低，EGFr(表皮生長因子受體)的mRNA在新生兒中刺激前也表達，且經(jīng)刺激后表達迅速增加，成人細胞增加不明顯。GADD(Growth arrest and DNA damage gene)基因mRNA在各種培養(yǎng)細胞中都表達，刺激后2小時新生兒的下調(diào)水平比成人大，成人角質(zhì)形成細胞在加入生長因子后14小時表達迅速增加并達最高水平，而新生兒生長因子刺激后24小時才表達，48小時達到高峰[16]?？梢娫诮琴|(zhì)形成細胞衰老過程中增殖有關的 基因表達遲緩，而損傷有關基因表達增加。  

機體皮膚角質(zhì)形成細胞在紫外線照射后，fasmRNA及其蛋白質(zhì)表達增加、且維持時間延長，這些結果表明fas系統(tǒng)在皮膚光老化過程中起著十分重要的作用。光老化過程中c－fos基因的誘導增加；而此基因在自然老化過程中表達減少。光老化進程中IL－1ra表達下降，在自然老化時增加。細胞分裂相關基因SP R2誘導也減少，自然老化時增加[17,18]。  

角質(zhì)形成細胞衰老在皮膚衰老中的作用已越來越受到人們的重視，因為它在皮膚保水、保濕、屏障以及皮膚病形成等多方面具有非常重要的調(diào)節(jié)作用。角質(zhì)形成細胞衰老的基因表達改變明顯，首先，G蛋白亞單位的活性和構成有變化，然后通過PKC、PTK等信號傳導途徑，影響原癌基因/抑癌基因的表達 ，最后影響角質(zhì)形成細胞的增殖和分化。  

總之，皮膚衰老的研究，特別是有關皮膚自然衰老的研究并不深入，對其發(fā)生、發(fā)展的機理了解不多。皮膚衰老的預防和治療僅僅以維甲酸為主，應當承認維甲酸在治療皮膚光老化和角質(zhì)過度增生性疾病具有一定的效果，可以降低皮膚表面的粗糙度、減少皺紋、降低皮膚的色素沉著，在組織學上可 增加顆粒層的細胞層數(shù)、增加表皮厚度[19]。但是對皮膚的自然衰老療效不顯著。加速有關皮膚衰老的研究不僅可以闡明皮膚衰老的機制，同時也為老年皮膚病學的發(fā)展提供科學依據(jù)，可進一 步指導臨床用藥和皮膚疾病的預防