《Journal of Ginseng Research》:Red ginseng-derived components attenuate UVB-induced keratinocyte senescence via senomorphic mechanisms
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本研究聚焦于光老化核心機(jī)制——UVB誘導(dǎo)的角質(zhì)形成細(xì)胞衰老及SASP(衰老相關(guān)分泌表型)旁分泌傳播。研究人員探討了高麗紅參來源組分(RGCs)是否具有清除衰老細(xì)胞(senolytic)或調(diào)控SASP(senomorphic)的活性。結(jié)果表明,RGCs通過senomorphic機(jī)制顯著減弱UVB誘導(dǎo)的p16、p21、IL-6、IL-8、IL-1β等衰老和炎癥因子表達(dá),增強(qiáng)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖并恢復(fù)早期分化,并能緩解SASP介導(dǎo)的旁分泌衰老效應(yīng)。該研究明確了紅參組分主要通過senomorphic作用延緩皮膚光老化的機(jī)制,為開發(fā)靶向衰老相關(guān)炎癥的天然抗衰策略提供了新思路。
隨著時間流逝和環(huán)境壓力的累積,我們的皮膚不可避免地會出現(xiàn)老化跡象,如皺紋、松弛、干燥和色素沉著。在這個過程中,陽光中的紫外線,特別是中波紫外線(UVB),扮演了重要的“催老”角色。它不僅直接損傷皮膚細(xì)胞的DNA,更會在細(xì)胞內(nèi)部引發(fā)一種名為“細(xì)胞衰老”的狀態(tài)。衰老的細(xì)胞雖然停止了分裂,但它們并非安靜“退休”,反而變得活躍,持續(xù)分泌大量促炎因子和信號分子,這種現(xiàn)象被稱為衰老相關(guān)分泌表型(SASP)。SASP就像一個不和諧的廣播塔,會“污染”周圍的健康細(xì)胞,誘使它們也進(jìn)入衰老狀態(tài),從而放大皮膚的損傷和炎癥,導(dǎo)致皮膚功能障礙,加速老化進(jìn)程。
近年來,一種名為“senotherapeutics”的抗衰老療法策略應(yīng)運而生,旨在通過靶向衰老細(xì)胞來對抗衰老。該策略主要分為兩類:一種是“senolytics”(衰老細(xì)胞清除劑),其作用是像精準(zhǔn)清除雜草一樣,誘導(dǎo)衰老細(xì)胞凋亡;另一種是“senomorphics”(衰老表型調(diào)節(jié)劑),其目標(biāo)不是殺死細(xì)胞,而是調(diào)節(jié)或抑制有害的SASP,從而減輕衰老細(xì)胞對周圍環(huán)境的負(fù)面影響,相當(dāng)于給嘈雜的廣播塔“消音”。雖然一些植物來源的類黃酮化合物如槲皮素和非瑟酮已被證明具有senolytic活性,但其潛在的脫靶毒性限制了臨床應(yīng)用的潛力。因此,尋找更安全、具有衰老調(diào)控活性的天然化合物成為一個重要的研究方向。
紅參,作為一種傳統(tǒng)中藥材,富含人參皂苷等多種生物活性成分,已被證實具有抗氧化、抗炎和光保護(hù)作用,可改善皮膚水合作用和彈性,減輕紫外線損傷。此前有研究表明,人參皂苷Rb1和Rc可保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的衰老,紅參提取物可下調(diào)應(yīng)激角質(zhì)形成細(xì)胞中關(guān)鍵衰老標(biāo)志物p16INK4A的表達(dá)。然而,多數(shù)先前研究主要關(guān)注皮膚成纖維細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)重塑,或是一般的光保護(hù)效應(yīng),并未明確區(qū)分紅參成分在原發(fā)性人角質(zhì)形成細(xì)胞中發(fā)揮的是senolytic還是senomorphic作用,其對SASP介導(dǎo)的旁分泌衰老傳播的影響也未被直接研究。為澄清這些問題,韓國延世大學(xué)原州醫(yī)學(xué)院皮膚科的Sung Ha Lim、Hee-Seok Seo、Hyun Kang和Seung-Phil Hong等研究人員在《Journal of Ginseng Research》上發(fā)表論文,深入探討了高麗紅參來源組分(RGCs)在UVB誘導(dǎo)的人角質(zhì)形成細(xì)胞衰老模型中的senotherapeutic(衰老治療)作用,特別是其對SASP旁分泌傳播的影響。
為開展研究,作者運用了多項關(guān)鍵實驗技術(shù)。研究使用了原發(fā)性正常人表皮角質(zhì)形成細(xì)胞(HEKs)。通過重復(fù)亞細(xì)胞毒性劑量UVB照射(累計30 mJ/cm2)誘導(dǎo)細(xì)胞衰老模型。利用Transwell?共培養(yǎng)系統(tǒng)評估SASP介導(dǎo)的旁分泌效應(yīng)。實驗使用了三種紅參來源組分:總提取物(TE)、皂苷組分(Sp)和非皂苷組分(Non-Sp),并以槲皮素和非瑟酮作為senolytic陽性對照。通過細(xì)胞活力、衰老相關(guān)β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色、Caspase-3/7活性檢測評估細(xì)胞存活與凋亡。采用實時定量PCR和蛋白質(zhì)印跡法分析衰老標(biāo)志物、SASP因子、分化/增殖標(biāo)志物及相關(guān)信號通路蛋白表達(dá)。通過免疫熒光染色觀察角質(zhì)形成細(xì)胞分化與屏障相關(guān)蛋白。
3.1. 紅參來源組分對衰老的調(diào)控
研究人員首先評估了RGCs的senolytic潛力。結(jié)果發(fā)現(xiàn),陽性對照槲皮素能顯著降低UVB誘導(dǎo)的衰老角質(zhì)形成細(xì)胞活力,而三種RGCs(TE, Sp, Non-Sp)均未表現(xiàn)出顯著的細(xì)胞毒性或促凋亡作用。相反,TE和Non-Sp組分在特定時間點甚至能提高UVB應(yīng)激下細(xì)胞的活力。這表明RGCs未表現(xiàn)出senolytic活性,而是具有細(xì)胞保護(hù)或促增殖作用。
3.2. RGCs抑制UVB誘導(dǎo)的衰老角質(zhì)形成細(xì)胞中的衰老標(biāo)志物和SASP
研究人員進(jìn)一步檢測了senomorphic效應(yīng)。UVB照射顯著上調(diào)了衰老標(biāo)志物p21、p16以及SASP相關(guān)細(xì)胞因子IL-6、IL-8的mRNA和蛋白表達(dá)。RGCs處理,特別是Sp和Non-Sp組分,能顯著降低這些因子的表達(dá)水平,并減少DNA損傷標(biāo)記γH2AX的蛋白表達(dá)。同時,RGCs還能上調(diào)長壽相關(guān)基因SIRT1的表達(dá),該基因已知可拮抗衰老通路。這些結(jié)果表明RGCs通過senomorphic方式抑制衰老和SASP。
3.3. RGCs恢復(fù)角質(zhì)形成細(xì)胞分化并促進(jìn)增殖
UVB照射導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞分化標(biāo)志物KRT5、TGM1、FLG表達(dá)下調(diào)。RGCs處理可部分恢復(fù)KRT5和TGM1的表達(dá),對FLG的恢復(fù)作用則較溫和,表明其可部分逆轉(zhuǎn)UVB誘導(dǎo)的早期至中期分化受損。更重要的是,RGCs顯著增強(qiáng)了增殖標(biāo)志物Ki67和PCNA的表達(dá),并增加了屏障脂質(zhì)成分神經(jīng)酰胺的含量,提示其可促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖并可能增強(qiáng)皮膚屏障功能。
3.4. RGCs減輕由UVB衰老角質(zhì)形成細(xì)胞分泌的SASP的影響
為了探究RGCs是否能減輕衰老細(xì)胞對鄰近細(xì)胞的旁分泌影響,研究采用了Transwell共培養(yǎng)系統(tǒng)。將UVB照射過的衰老細(xì)胞與未照射的正常細(xì)胞共培養(yǎng),模擬SASP的旁分泌作用。研究發(fā)現(xiàn),處理UVB照射的“上層”細(xì)胞(衰老細(xì)胞)時,RGCs可適度提高“下層”(正常)細(xì)胞的活力,并減少其SA-β-gal陽性染色比例,表明RGCs可減輕SASP介導(dǎo)的旁分泌應(yīng)激,降低鄰近細(xì)胞的二次衰老。
3.5. RGCs減輕由UVB衰老細(xì)胞誘導(dǎo)的衰老和炎癥介質(zhì)
在共培養(yǎng)系統(tǒng)中,RGCs處理降低了“下層”正常角質(zhì)形成細(xì)胞中p21的表達(dá),并顯著減少了多種炎癥因子(IL-6, IL-1β, TNF-α)的mRNA水平,蛋白質(zhì)印跡結(jié)果也顯示p16、γH2AX和IL-6蛋白表達(dá)降低。這表明RGCs可調(diào)節(jié)UVB衰老細(xì)胞的SASP,并部分抑制其對鄰近細(xì)胞引發(fā)的炎癥反應(yīng)。
3.6. RGCs恢復(fù)鄰近角質(zhì)形成細(xì)胞的分化和NHE1表達(dá)
RGCs處理顯著上調(diào)了共培養(yǎng)模型中“下層”細(xì)胞(受SASP影響)的多種分化標(biāo)志物(KRT5, KRT14, FLG, IVL)和增殖標(biāo)志物的表達(dá)。值得注意的是,它還恢復(fù)了NHE1(Na+/H+交換體1)的表達(dá),該蛋白對維持表皮酸性pH和屏障完整性至關(guān)重要。免疫熒光染色進(jìn)一步證實了NHE1定位的增加。
3.7. 人參皂苷再現(xiàn)senomorphic表型且不誘導(dǎo)凋亡
為探究活性成分,研究人員測試了代表性人參皂苷Rb1、Rg1、Rg3和Rc。與RGCs組分結(jié)果一致,這些皂苷均未顯著降低UVB應(yīng)激下的細(xì)胞活力,反而表現(xiàn)出細(xì)胞保護(hù)作用。Caspase-3/7活性檢測表明,無論是單個皂苷還是RGCs組分,均未誘導(dǎo)凋亡,反而顯著減弱了UVB引發(fā)的caspase激活,進(jìn)一步證實了其senomorphic而非senolytic的作用模式。
3.8. RGCs和人參皂苷調(diào)控UVB誘導(dǎo)的衰老相關(guān)信號通路
機(jī)制研究表明,UVB照射顯著激活了應(yīng)激反應(yīng)性MAPK通路中的JNK和p38的磷酸化。RGCs處理和人參皂苷(Rb1, Rg1, Rg3, Rc)均能部分減弱這種UVB誘導(dǎo)的JNK和p38磷酸化,并對ERK和AKT信號通路起到一定的調(diào)節(jié)作用。這些信號通路的調(diào)節(jié)與衰老標(biāo)志物p16和SASP因子IL-6表達(dá)的降低相一致,提示RGCs的senomorphic效應(yīng)至少部分是通過調(diào)控UVB激活的MAPK(特別是JNK和p38)和AKT信號通路來實現(xiàn)的。
結(jié)論與討論
本研究表明,紅參來源組分在UVB誘導(dǎo)的衰老人角質(zhì)形成細(xì)胞中主要發(fā)揮senomorphic(衰老表型調(diào)節(jié))作用,而非senolytic(衰老細(xì)胞清除)作用。其核心機(jī)制在于:在不誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的前提下,通過調(diào)控應(yīng)激響應(yīng)性MAPK/AKT信號通路(特別是抑制JNK/p38的過度激活),顯著下調(diào)關(guān)鍵衰老標(biāo)志物和SASP相關(guān)炎癥因子(如p16, p21, IL-6, IL-8, IL-1β)的表達(dá),同時上調(diào)長壽因子SIRT1。此外,RGCs能增強(qiáng)角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖能力,部分恢復(fù)其早期至中期的分化狀態(tài),并提升與屏障功能相關(guān)的脂質(zhì)和蛋白(如神經(jīng)酰胺、NHE1)水平。
尤其重要的是,通過Transwell共培養(yǎng)模型,本研究首次直接證實了RGCs能夠減輕UVB衰老角質(zhì)形成細(xì)胞通過SASP對鄰近正常細(xì)胞產(chǎn)生的旁分泌衰老和炎癥效應(yīng),阻斷了衰老信號在表皮細(xì)胞間的“傳染”。代表性人參皂苷(Rb1, Rg1, Rg3, Rc)可再現(xiàn)RGCs的關(guān)鍵senomorphic表型,證實了皂苷類成分是其發(fā)揮作用的活性物質(zhì)基礎(chǔ)。
這項研究的意義在于,它將紅參的抗皮膚光老化作用機(jī)制明確到了“senomorphic”這一新興的抗衰老策略層面。與可能帶來細(xì)胞毒性風(fēng)險的senolytics相比,senomorphic策略通過調(diào)節(jié)衰老細(xì)胞的“有害輸出”而不殺死細(xì)胞,可能為皮膚抗衰老提供一種更安全、更符合組織穩(wěn)態(tài)維持需求的新途徑。該研究不僅為紅參在皮膚科學(xué)和化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用提供了深入的理論依據(jù),也為開發(fā)靶向細(xì)胞衰老和SASP的天然來源抗衰產(chǎn)品指明了新的方向。未來需要在動物光老化模型和臨床試驗中進(jìn)一步驗證其生理相關(guān)性和應(yīng)用潛力。