“優(yōu)勝劣汰，適者生存”——這是達(dá)爾文對(duì)于自然選擇提出的一條普遍規(guī)律。
除了進(jìn)化之外，這一“強(qiáng)者生存、弱者淘汰”的法則同樣適用于器官和組織的發(fā)育、衰老。
在最新一期的《Nature》上，來(lái)自東京醫(yī)科齒科大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)表了一項(xiàng)最新研究成果，他們發(fā)現(xiàn)，皮膚得以保持年輕、完整，歸因于“良性競(jìng)爭(zhēng)”。而且，促成這一競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵在于一種膠原蛋白。
皮膚中的干細(xì)胞
哺乳動(dòng)物的皮膚分成表皮（epidermis）和真皮（dermis）兩層，中間由一種輕薄的胞外蛋白——基膜（basement membrane）負(fù)責(zé)連接。其中，表皮細(xì)胞會(huì)持續(xù)更新，新細(xì)胞來(lái)源于表皮干細(xì)胞以及其他表皮更深處的祖細(xì)胞。這些干細(xì)胞會(huì)通過(guò)一種特定分化的多蛋白結(jié)構(gòu)——半橋粒（hemidesmosomes）附著在基膜上。
通常，表皮干細(xì)胞會(huì)不斷復(fù)制、分化，產(chǎn)生新細(xì)胞取代受損的老細(xì)胞。這一更新有利于維持皮膚的年輕。但是隨著年齡的增長(zhǎng)，干細(xì)胞會(huì)慢慢耗竭，再生能力衰退，皮膚也會(huì)隨著衰老。
值得注意的是，XVII型膠原蛋白是半橋粒的主要成分之一，由COL17A1基因編碼，因此也被稱為COL17A1蛋白。研究表明，COL17A1膠原蛋白的下降是皮膚衰老的標(biāo)志。
膠原蛋白的流失，皮膚的衰老
在這項(xiàng)新研究中，Emi K. Nishimura教授和團(tuán)隊(duì)選取小鼠尾巴作為研究樣本，因?yàn)檫@一部位的皮膚具有許多與人類(lèi)皮膚相同的結(jié)構(gòu)特征，也會(huì)逐漸衰老。
他們發(fā)現(xiàn)，小鼠尾巴皮膚中半橋粒的數(shù)量會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而減少，而且，這種減少與COL17A1蛋白低水平有關(guān)。COL17A1是小鼠體內(nèi)半橋粒的最不穩(wěn)定成分，最終會(huì)阻止半橋粒結(jié)構(gòu)的形成。
在人類(lèi)皮膚中，這一蛋白同樣重要，當(dāng)面對(duì)紫外線暴露后，COL17A1蛋白會(huì)迅速降解。這也印證了“為啥防曬抗衰老很重要”的理論。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在年輕小鼠中，相比于表達(dá)高水平COL17A1蛋白的干細(xì)胞，COL17A1蛋白表達(dá)水平低的干細(xì)胞更加容易被“淘汰”——從基膜上脫落。這一“競(jìng)爭(zhēng)”有利于維持皮膚的年輕和完整。
但是，隨著年齡增長(zhǎng)，輻射以及某些遺傳因素等條件會(huì)導(dǎo)致COL17A1膠原蛋白水平降低，之前的良性競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)消失——因?yàn)镃OL17A1蛋白表達(dá)水平高的干細(xì)胞會(huì)越來(lái)越少，競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)衰老細(xì)胞。這會(huì)促進(jìn)COL17A1蛋白表達(dá)水平低的干細(xì)胞復(fù)制、更新。這是一個(gè)惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致干細(xì)胞耗盡，皮膚會(huì)隨之衰老。
當(dāng)研究人員通過(guò)基因修飾恢復(fù)COL17A1表達(dá)后，表皮干細(xì)胞的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)隨之恢復(fù)，從而部分緩解了皮膚衰老。
細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)在皮膚保持年輕、衰老中的變化（圖片來(lái)源：Nature）
總而言之，以上研究表明，COL17A1膠原蛋白通過(guò)促進(jìn)干細(xì)胞“競(jìng)爭(zhēng)”，從而維持皮膚組織的完整和健康。這類(lèi)似于“適者生存”，有效“驅(qū)逐”較弱的細(xì)胞，同時(shí)鼓勵(lì)復(fù)制較強(qiáng)的細(xì)胞。
但是，衰老的過(guò)程會(huì)讓COL17A1水平降低、耗盡。這會(huì)促使較弱的細(xì)胞生存下來(lái)、復(fù)制，從而讓皮膚狀態(tài)更差，更容易受損且愈合較慢。
如何對(duì)抗皮膚衰老？
在確定COL17A1的重要性之后，研究團(tuán)隊(duì)試圖尋找“刺激它”的方法，也就是尋找啟動(dòng)皮膚抗衰老的關(guān)鍵化合物。
最終，他們找到了兩種化合物——Y27632和夾竹桃麻素（apocynin），證實(shí)它們可以誘導(dǎo)COL17A1的表達(dá)，而且能夠促進(jìn)小鼠皮膚的傷口愈合。這一意味著，這兩類(lèi)化合物有望在促進(jìn)皮膚再生、對(duì)抗衰老上發(fā)揮潛能。
當(dāng)然，這些結(jié)果基于動(dòng)物試驗(yàn)，都是“原理論證”，并不是膠原蛋白的“軟宣傳”。Nature評(píng)論認(rèn)為，這項(xiàng)成果是“皮膚再生和抗衰老藥物研發(fā)”領(lǐng)域的一大重要進(jìn)展。未來(lái)，我們期待更多的臨床工作。
參考資料：
1）Elimination of unfit cells in young and ageing skin
2）Stem cell competition orchestrates skin homeostasis and ageing
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