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人类皮肤衰老的单细胞转录组图谱
来源:大分子生物 | 作者:Neoline | 发布时间: 2021-06-02 | 1572 次浏览 | 分享到:
皮肤是身体最外层一个物理屏障,保护我们免受脱水,紫外线(UV)辐射,和传染性病原体的入侵。皮肤是机体衰老过程中最先出现衰老表征的组织之一。皮肤的衰老伴随其屏障和防御功能的降低以及皮肤衰老相关疾病发病率的升高。由于皮肤的细胞组成具有高度异质性,传统技术难以精确揭示皮肤衰老过程中不同细胞类型的变化规律和分子机制。

  研究背景:

  皮肤是身体最外层一个物理屏障,保护我们免受脱水,紫外线(UV)辐射,和传染性病原体的入侵。皮肤是机体衰老过程中最先出现衰老表征的组织之一。皮肤的衰老伴随其屏障和防御功能的降低以及皮肤衰老相关疾病发病率的升高。由于皮肤的细胞组成具有高度异质性,传统技术难以精确揭示皮肤衰老过程中不同细胞类型的变化规律和分子机制。

  材料来源:

  人类上眼睑皮肤——健康的女性(不同年龄)接受了眼睑,整容手术。将这些样本分为三组:年轻(Y),中年(M)和老年(O)组,每组有3个样本。

  结果:

  发现皮肤衰老相关的基因表达在中年早期就会开始发生变化,其在7种细胞类型中鉴定到与细胞因子介导的信号通路和凋亡信号通路、以及炎症增加有关的基因随年龄而上调,在10种细胞类型中鉴定到与上皮细胞增殖、上皮维持能力相关的基因表达随年龄下调。

  scRNA分析不同年龄皮肤的细胞类型

  眼睑皮肤每天都会暴露在光照下,久之会出现血管网络丧失和慢性皮肤炎症等光老化表现。对光老化相关途径的基因表达进一步分析,发现维持皮肤细胞动态平衡至关重要的DNA修复基因会随年龄增而下调,与年龄相关的几种类型的皮肤细胞的DNA修复能力下降、DNA和蛋白质的氧化增加,且紫外线诱导的基因组突变也出现积累。

  皮肤衰老过程中不同细胞类型的转录组特征变化

  这些结果表明,在老年人的皮肤中会发生一系列以炎症反应,光损伤和上皮维持障碍为特征的细胞类型特异性的分子变化,并且可能导致其对与衰老相关的皮肤疾病的敏感性增加。

  皮肤的表皮会不断再生,通过位于基底层的表皮干细胞分裂维持其稳态;而皮肤的成纤维细胞会产生形成皮肤结缔组织的细胞外基质,对于伤口愈合至关重要。那么皮肤衰老是否会影响基底细胞和成纤维细胞以及是如何影响的呢?

  皮肤衰老过程中表皮基底细胞亚群的转录组特征的变化

  研究人员对表皮基底细胞和成纤维细胞的亚群的转录进行分析,发现生长控制转录因子即成纤维细胞中的HES1和基底细胞中的KLF6在衰老早期出现下调,这两种蛋白的失活会加速细胞的衰老,而HES1的激活则会减轻皮肤成纤维细胞的衰老,这表明HES1可能对皮肤具有保护作用。此外,研究人员还发现天然化合物槲皮素可以减弱真皮成纤维细胞的衰老,这也为干扰人类皮肤衰老提供了新的潜在策略。

  皮肤老化过程中成纤维细胞核心调控因子的变化

  该研究在国际上首次报道了人类眼部皮肤衰老的单细胞转录组图谱,系统地解析了人类皮肤中多种细胞类型的衰老规律,揭示了发育相关转录因子表达下调、细胞自我更新能力降低、慢性炎症是皮肤衰老的主要特征,并且发现了延缓皮肤衰老、防治衰老相关皮肤疾病的潜在途径。

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