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中波紫外线辐射成纤维细胞致皮肤光老化、反式玉米素的干预作用及机制研究

杨波  
【摘要】:紫外线(ultraviolet,UV)辐射引起的皮肤老化称为皮肤光老化,皮肤光老化是长波紫外线(ultraviolet A,UVA)和中波紫外线(ultraviolet B,UVB)共同作用的结果。以往的研究中,更多集中于UVA在皮肤光老化中的作用,而UVB对于皮肤光老化的影响关注较少。近年来,随着人们生活水平的提高和户外活动的增加,皮肤光老化的防护逐渐受到人们重视。植物抗氧化剂等有效成分抗光老化作用的研究较为引人注目。反式玉米素(trans-Zeatin,tZ)是从玉米种子中提取的一种植物激素,具有抗氧化、抗凋亡和抗炎等生物学活性。对自然老化的皮肤成纤维细胞有延缓其衰老的作用。反式玉米素是否对皮肤光老化具有防护作用?目前,国内外尚未有研究报道。本研究分三个部分探讨中波紫外线辐射对人皮肤成纤维细胞(human skin fibroblasts,HSFs)表达基质金属蛋白酶-1 ( matrix metalloproteinase-1 , MMP-1 )、基质金属蛋白酶-3 ( matrix metalloproteinase-3, MMP-3)和Ⅰ型前胶原(type I procollagen)的影响,反式玉米素对此影响的保护作用及分子机制。 研究目的:第一部分探讨中波紫外线(UVB)辐射对体外培养的人皮肤成纤维细胞产生MMP-1和MMP-3的影响;反式玉米素对此影响的保护作用。第二部分探讨反式玉米素干预UVB辐射人皮肤成纤维细胞表达MMP-1的信号转导通路机制。第三部分探讨UVB对体外培养的人皮肤成纤维细胞表达、合成Ⅰ型前胶原的影响,反式玉米素的干预作用及机制。 研究方法:用MTT方法检测反式玉米素对人皮肤成纤维细胞以及对UVB辐射的人皮肤成纤维细胞活性的影响;用ELISA方法检测细胞培养上清中MMP-1、MMP-3的分泌量,Ⅰ型前胶原蛋白合成的变化;用RT-PCR方法检测人皮肤成纤维细胞Ⅰ型前胶原mRNA表达;用Western blot方法检测MMP-1和MMP-3的蛋白表达水平,细胞内丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)(ERK1/2、JNK、p38)、c-Jun蛋白磷酸化表达水平,以及细胞内TGFβ、Smad3、Smad7蛋白表达量的变化。 研究结果:第一部分:在150μM浓度以下,反式玉米素对人皮肤成纤维细胞活性无影响,在600μM浓度,反式玉米素对人皮肤成纤维细胞活性有明显影响,具有细胞毒性作用;反式玉米素(20μM、40μM、80μM)呈剂量依赖性提高UVB辐射后的皮肤成纤维细胞活性;UVB辐射可显著增加皮肤成纤维细胞MMP-1和MMP-3的蛋白表达水平;反式玉米素预处理,呈剂量依赖性,明显抑制UVB辐射的皮肤成纤维细胞MMP-1的蛋白表达量,而对MMP-3的蛋白表达则没有明显影响;未经UVB辐射,反式玉米素预处理后,对皮肤成纤维细胞MMP-1和MMP-3的蛋白表达量均无明显影响。 第二部分:UVB辐射后,细胞内ERK1/2、JNK、p38 MAPK和c-Jun蛋白磷酸化活化,与未辐射对照组比较,磷酸化蛋白表达水平显著增加。反式玉米素在80μM浓度时,显著抑制UVB辐射后ERK1/2磷酸化活化;不同浓度反式玉米素(20μM、40μM、80μM)呈剂量依赖性,显著抑制JNK和c-Jun磷酸化活化;反式玉米素在40μM和80μM浓度时,呈剂量依赖性抑制UVB辐射后p38 MAPK磷酸化活化。MAPK信号抑制剂(PD98059,ERK1/2信号抑制剂、SP600125,JNK信号抑制剂、SB203580,p38 MAPK信号抑制剂)分别能显著抑制UVB辐射后ERK1/2、JNK、p38 MAPK磷酸化蛋白表达水平。PD98059(20μM)、SP600125(10μM)、SB203580(10μM)及反式玉米素(80μM)能明显抑制UVB辐射后皮肤成纤维细胞MMP-1蛋白表达。 第三部分:与未辐射对照组比较,UVB辐射后,细胞Ⅰ型前胶原mRNA表达和蛋白分泌量,及细胞内TGFβ、Smad3蛋白表达量均显著减少,而Smad7蛋白表达量则明显增加;反式玉米素在40μM、80μM浓度,呈剂量依赖性,明显增加UVB辐射后皮肤成纤维细胞Ⅰ型前胶原mRNA表达和蛋白分泌量;细胞未经紫外线辐射,仅在不同浓度反式玉米素处理条件下,对细胞Ⅰ型前胶原mRNA表达和蛋白分泌量均无明显影响;反式玉米素呈剂量依赖性上调UVB辐射后皮肤成纤维细胞TGFβ、Smad3蛋白表达,下调Smad7蛋白表达。 研究结论:UVB辐射,可以上调人皮肤成纤维细胞MMP-1和MMP-3的蛋白表达水平,抑制人皮肤成纤维细胞Ⅰ型前胶原mRNA表达和蛋白合成;UVB辐射,通过MAPK(ERK1/2、JNK、p38)/AP-1(c-Jun)信号传导通路,促进人皮肤成纤维细胞MMP-1蛋白表达;反式玉米素通过MAPK(ERK1/2、JNK、p38)/AP-1(c-Jun)信号传导通路,抑制UVB辐射的人皮肤成纤维细胞表达MMP-1;反式玉米素通过TGFβ/Smad信号传导通路,上调UVB辐射的人皮肤成纤维细胞Ⅰ型前胶原表达和蛋白合成,从而对皮肤光老化具有防护作用。


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