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老化受內(nèi)在傾向的影響，內(nèi)在傾向描繪了什么是最大可能的，外在因素決定了如何單獨(dú)利用該框架。內(nèi)源性和外源性衰老過(guò)程作用于真皮，真皮是有絲分裂后的皮膚隔室，主要由細(xì)胞外基質(zhì)和成纖維細(xì)胞組成。真皮成纖維細(xì)胞是一種長(zhǎng)期存在的細(xì)胞，不斷經(jīng)歷損傷積累和（不正常）適應(yīng)，因此構(gòu)成了人類(lèi)衰老的有力指標(biāo)系統(tǒng)。在這里，我們使用普遍存在的衰老標(biāo)志系統(tǒng)（Lopez-Otin等人，2013年，第153單元）對(duì)有關(guān)真皮成纖維細(xì)胞衰老的現(xiàn)有知識(shí)進(jìn)行分類(lèi)。我們將培養(yǎng)中可誘導(dǎo)的過(guò)程與皮膚活檢或來(lái)自老年供體的原代細(xì)胞中明顯的現(xiàn)象區(qū)分開(kāi)來(lái)，得出以下結(jié)論：（i）培養(yǎng)中老化的成纖維細(xì)胞表現(xiàn)出大多數(shù)已確定的、普遍存在的衰老特征。（ii）并不是所有這些特征都在原位（皮膚）老化的成纖維細(xì)胞中被檢測(cè)或研究過(guò)。（iii）體外和體內(nèi)老化的真皮成纖維細(xì)胞表現(xiàn)出目前不被認(rèn)為是普遍存在的老化特征的其他特征。（iv）真皮成纖維細(xì)胞在其生理組織環(huán)境中的老化過(guò)程僅得到部分闡明，盡管幾十年來(lái)，這些細(xì)胞一直是體外細(xì)胞老化的首選模型。關(guān)鍵詞：真皮成纖維細(xì)胞、外源性皮膚老化、線(xiàn)粒體功能障礙、DNA損傷、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)改變、細(xì)胞衰老縮寫(xiě)：6-4PP，6-4嘧啶-嘧啶酮光產(chǎn)物；AHR，芳香烴受體；AP-1，屬于c-fos/c-jun家族的異二聚體轉(zhuǎn)錄因子；ARNT，芳香烴受體核轉(zhuǎn)運(yùn)體；BER，堿基切除修復(fù)；CCN1，富含半胱氨酸的血管生成誘導(dǎo)蛋白61，也稱(chēng)為CYR61；CPD，環(huán)丁烷嘧啶二聚體；CYP1A1，細(xì)胞色素P450，家族1，成員A1；DNA SCARS，DNA結(jié)構(gòu)持續(xù)受損導(dǎo)致衰老、生長(zhǎng)停滯和炎性細(xì)胞因子分泌；DSB，DNA雙鏈斷裂；ECM，細(xì)胞外基質(zhì)；EGF，表皮生長(zhǎng)因子；EGFR，表皮生長(zhǎng)因子受體；ETC，電子傳遞鏈；γH2AX，組蛋白H2AX在絲氨酸171處磷酸化；HA，透明質(zhì)酸；HAS，透明質(zhì)酸合酶；HGPS，Hutchinson-Gilford早衰綜合征；HR，同源重組；IGF，胰島素樣生長(zhǎng)因子；MMP，基質(zhì)金屬蛋白酶；MMR，錯(cuò)配修復(fù)；mtDNA，線(xiàn)粒體DNA；NER，核苷酸切除修復(fù)；NHEJ，非同源末端連接；NOX，NADPH氧化酶；PAH，多環(huán)芳烴；PTPN6，酪氨酸蛋白磷酸酶非受體6型，也稱(chēng)為SHP-1；RB，視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤易感基因；ROS，活性氧；SAHF，衰老相關(guān)異染色質(zhì)病灶；SASP，衰老相關(guān)分泌表型；SHP-1，Src同源結(jié)構(gòu)域，包含磷酸酶-1，也稱(chēng)為PTPN6；SSA，單鏈退火；TGFβ，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β；TIMP1，金屬肽酶抑制劑1；UV，紫外線(xiàn)；UVA，長(zhǎng)波紫外線(xiàn)；UVB，短波紫外線(xiàn)；WNT，由Wingless和Int-1配體調(diào)節(jié)的通路。 真皮成纖維細(xì)胞在外源性皮膚老化中的關(guān)鍵作用 衰老是一個(gè)身體過(guò)程，導(dǎo)致最大功能、抗壓力、代謝效率和適應(yīng)潛力的逐漸喪失。衰老與各種疾病有關(guān)，并在沒(méi)有疾病的情況下劃定健康范圍。許多信號(hào)通路、基因網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞器功能在正常衰老過(guò)程中發(fā)生改變，和/或通過(guò)基因或藥物操作對(duì)衰老軌跡產(chǎn)生影響。因此，衰老可以被視為一種綜合征，在這種綜合征中，各種慢性分子過(guò)程集中在一組共同的、相當(dāng)統(tǒng)一的表型變化上，稱(chēng)為虛弱（Kirkwood和Melov，2011）。虛弱是一種臨床狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，當(dāng)暴露于壓力源時(shí)，個(gè)體的依賴(lài)性和/或死亡率會(huì)增加。虛弱可能是衰老或疾病或兩者兼而有之的結(jié)果，并且越來(lái)越多地被視為一種重要的醫(yī)學(xué)綜合征，應(yīng)該進(jìn)行診斷并接受醫(yī)療和預(yù)防（Clegg and Young，2011；Morley et al.，2013；Ruiz et al.，2012）。不同細(xì)胞類(lèi)型、組織和器官的衰老與不同的基因表達(dá)和組織功能改變模式有關(guān)（Glass等人，2013年；Harries等人，2011年；Rodwell等人，2004年；Sundberg等人，2011年；Welle等人，2003年；Zahn等人，2007年和2006年），而衰老相關(guān)途徑中的孤立遺傳缺陷會(huì)導(dǎo)致節(jié)段性、組織選擇性衰老表型（Kipling等人，2004年）。然而，對(duì)于大多數(shù)組織來(lái)說(shuō)，尚不清楚哪些與年齡相關(guān)的改變?cè)谒ダ线^(guò)程中起主導(dǎo)和因果作用，哪些只是附帶現(xiàn)象。人們普遍認(rèn)為，衰老有兩個(gè)主要的決定因素：內(nèi)在傾向（基因構(gòu)成、身體能力和組成）描述了最大可能的情況，外部因素（生活方式、營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境影響）決定了在個(gè)體衰老過(guò)程中如何利用預(yù)先設(shè)定的機(jī)會(huì)框架。因此，外在衰老與生活支持任務(wù)的質(zhì)量密切相關(guān)，與環(huán)境條件相適應(yīng)（Brink等人，2009），并與應(yīng)激反應(yīng)和適應(yīng)機(jī)制密不可分。由于與其他益生菌或物種保護(hù)過(guò)程（如生育或腫瘤抑制）的權(quán)衡，適應(yīng)性不足和/或副適應(yīng)不良被認(rèn)為是外在衰老的主要原則（Campisi，2005年；Kirkwood，2005年；Kirkwood和Melov，2011年；Martins等人，2011年）。人類(lèi)皮膚特別適合區(qū)分外在衰老和內(nèi)在衰老過(guò)程，因?yàn)檎麄€(gè)器官都會(huì)經(jīng)歷內(nèi)在衰老，而外在衰老僅限于暴露在陽(yáng)光等環(huán)境因素下的部位。此外，內(nèi)在和外在的皮膚衰老過(guò)程似乎涉及器官的不同部分。上隔室，即表皮，是一層復(fù)層鱗狀上皮，提供必要的保護(hù)屏障。為了保持組織的完整性，它不斷再生，并在傷口愈合中發(fā)揮重要作用。這種高度增殖的細(xì)胞群建立了許多防御機(jī)制。最值得注意的是，表皮能夠通過(guò)不斷脫落終末分化的角質(zhì)形成細(xì)胞來(lái)消除外源性大分子損傷，從而阻止損傷累積，并使組織室相對(duì)抵抗環(huán)境壓力。與年齡相關(guān)的表皮變薄以及相關(guān)的屏障功能和傷口愈合能力的下降是普遍存在的，反映了一個(gè)內(nèi)在的過(guò)程。這種改變通常與干細(xì)胞的進(jìn)行性功能障礙有關(guān)。然而，在小鼠的平均壽命內(nèi)，表皮干細(xì)胞的生理功能能力沒(méi)有明顯的損失（Stern和Bickenbach，2007年），其豐度、組織和增殖沒(méi)有顯著變化（Giangreco等人，2008年），這促使人們認(rèn)為至少在小鼠中，表皮干細(xì)胞能夠抵抗衰老。相比之下，皮膚的下隔室真皮是一個(gè)有絲分裂后的組織，依靠適應(yīng)和損傷修復(fù)來(lái)維持體內(nèi)平衡。它主要由細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）組成，決定皮膚的結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。真皮基質(zhì)由成纖維細(xì)胞制造和控制，成纖維細(xì)胞幾乎不增殖，因此無(wú)法清除細(xì)胞脫落造成的外部損傷。因此，真皮成纖維細(xì)胞構(gòu)成了一個(gè)長(zhǎng)期存在的細(xì)胞群體，經(jīng)歷著持續(xù)的損傷積累和適應(yīng)過(guò)程，這些過(guò)程通常與外源性衰老有關(guān)。與此概念一致，外部老化皮膚中的大多數(shù)表型變化，如皺紋形成，與真皮成纖維細(xì)胞的功能障礙和相應(yīng)的真皮ECM重塑有關(guān)（Boukamp，2005；Parrinello等人，2005）。這些特點(diǎn)使真皮成纖維細(xì)胞成為細(xì)胞水平上研究外源性衰老過(guò)程的首選模型。人類(lèi)皮膚衰老的主要外源性決定因素是光氧化應(yīng)激（主要由太陽(yáng)光/紫外線(xiàn)輻射引起）和香煙煙霧和工業(yè)廢物中所含多環(huán)芳烴（PAHs）的毒性（Daniell，1971；Grady和Ernster，1992；Krutmann等人，2012；Schroeder等人，2006）。這些毒物促進(jìn)的慢性退化過(guò)程在真皮上聚集，并與真皮成纖維細(xì)胞的（不良）適應(yīng)性應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)，與ECM相互作用和從表皮室接收到的信號(hào)相一致，被認(rèn)為是導(dǎo)致大多數(shù)外源性皮膚老化現(xiàn)象的原因（Boukamp，2005；Parrinelo等人，2005）。（Hallopen等人，2013年）對(duì)這些老化過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)的分類(lèi)。2.1.1 不可修復(fù)的雙鏈斷裂（DSB）和增強(qiáng)的重組人成纖維細(xì)胞在體外經(jīng)歷復(fù)制或應(yīng)激誘導(dǎo)的過(guò)早衰老（見(jiàn)第2.7節(jié)）后，聚集含有DNA雙鏈斷裂（DSB）修復(fù)復(fù)合物的γH2AX病灶。在老齡小鼠的各種組織（不包括皮膚）中也觀察到類(lèi)似的病灶。有人認(rèn)為，這些病灶代表未修復(fù)的DSB（Sedelnikova等人，2004年），并反映了DNA損傷和結(jié)構(gòu)染色體畸變的年齡相關(guān)增加，這也在老年人的血液淋巴細(xì)胞中觀察到（Bolognesi等人，1997年；Fenech，1998年；Garm等人，2013年；Mayer等人，1989年；Singh等人，1990年），盡管尚未在造血干細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)（Wagner等人，2009年）。衰老細(xì)胞中積累的DSB的實(shí)際數(shù)量可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于γ H2AX病灶推斷的數(shù)量，因?yàn)樗ダ系某衫w維細(xì)胞會(huì)經(jīng)歷增強(qiáng)的異染色質(zhì)化（Kreiling等人，2011年；Narita等人，2003年），而異染色質(zhì)中的DSB沒(méi)有γH2AX標(biāo)記，修復(fù)速度要慢得多（Cann和Dellaire，2011年）。確實(shí)有跡象表明，DSB修復(fù)能力隨著使用年限的增加而降低（見(jiàn)第2.1.4節(jié)）。此外，觀察到的g H2AX病灶可能反映了DNA片段的增加，染色質(zhì)改變?cè)鰪?qiáng)了衰老（DNA疤痕），其中包括PML小體上持續(xù)的γH2AX積累，被認(rèn)為支持衰老成纖維細(xì)胞中分泌蛋白表達(dá)的改變（Rodier et al.，2011）。遺傳性前性椎板病患者的成纖維細(xì)胞Hutchinson-Gilford 綜合征（HGPS）積累由活性氧（ROS）誘導(dǎo)的不可修復(fù)的DSB（Richards等人，2011年），衰老成纖維細(xì)胞的一個(gè)特征是由核纖層蛋白A定位變化引起的異常（球狀）核結(jié)構(gòu)（Shumaker等人，2006年）。這種核纖層蛋白A依賴(lài)性核缺陷也在非常老的正常人供體的包皮成纖維細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)（Scaffidi和Misteli，2006）。此外，在體外經(jīng)歷復(fù)制性衰老的成纖維細(xì)胞基因組經(jīng)歷了全局表觀遺傳學(xué)變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)座因子的激活，這可能是染色體損傷和重組增加的另一個(gè)可能原因（De Cecco等人，2013）?？傊?，這些研究結(jié)果表明，老化的成纖維細(xì)胞可能會(huì)獲得一種類(lèi)似于酵母中與時(shí)間老化相關(guān)的超重組狀態(tài)（McMurray和Gottschling，2003），這可能是由活性氧或衰老相關(guān)的表觀遺傳轉(zhuǎn)座子激活誘導(dǎo)的DSB增加觸發(fā)的，由于核纖層蛋白A功能障礙，修復(fù)效率低下。然而，這是否真的是一種普遍存在的現(xiàn)象仍不清楚（Figueroa等人，2000年）。大量證據(jù)表明，外周血有核細(xì)胞和口腔上皮中結(jié)構(gòu)和數(shù)量染色體畸變的基線(xiàn)頻率隨著年齡的增長(zhǎng)而增加（Bolognesi等人，1997年；Fenech，1998年；Jacobs等人，2012年；Ramsey等人，1995年；Thomas和Fenech，2008年），但在肝細(xì)胞中（Curtis和Crowley，1963年），血管平滑肌細(xì)胞（Jones and Ravid，2004）和人腦細(xì)胞也是如此（Faggioli等人，2011年；Fischer等人，2012年）。在肝臟和大腦中，非整倍體被認(rèn)為是一個(gè)精心安排的發(fā)育過(guò)程，而不是染色體不穩(wěn)定的跡象（Ricke和van Deursen，2013）。在血細(xì)胞中，與年齡相關(guān)的非整倍體增加被認(rèn)為反映了染色體的不穩(wěn)定性。它與維生素水平降低和同型半胱氨酸水平升高有關(guān)，表明這是與年齡相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)不良和葉酸攝入不足的結(jié)果（Fenech，2007）。對(duì)紡錘體組裝檢查點(diǎn)蛋白BubR1水平較低的小鼠進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，非整倍體在哺乳動(dòng)物衰老中起著因果作用，該蛋白可發(fā)展為進(jìn)行性非整倍體，并具有多種前體特征，包括壽命短、惡病質(zhì)性侏儒癥、前凸畸形、白內(nèi)障，皮下脂肪損失和傷口愈合受損（Baker等人，2004年）。后兩個(gè)特征可能支持正倍體在皮膚衰老中的作用，但人類(lèi)成纖維細(xì)胞衰老過(guò)程中染色體不穩(wěn)定性的發(fā)生仍有爭(zhēng)議。體外復(fù)制衰老的人成纖維細(xì)胞表現(xiàn)出與衛(wèi)星DNA去甲基化相關(guān)的染色體不穩(wěn)定性增加（Suzuki等人，2002年）、中心體畸變（Ohshima，2012年）和DSB快速修復(fù)途徑下降（Seluanov等人，2004年），數(shù)量和結(jié)構(gòu)染色體異常非常罕見(jiàn)（Figueroa等人，2000年）。此外，由于真皮成纖維細(xì)胞在體內(nèi)很少增殖，因此在體外復(fù)制性成纖維細(xì)胞衰老中觀察到的染色體不穩(wěn)定性是否反映了老年人皮膚中真皮成纖維細(xì)胞的情況仍有待觀察。盡管如此，皮膚部位可能特別重要，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)染色體畸變長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是由紫外線(xiàn)誘導(dǎo)的（Popescu等人，1986年）。
對(duì)不同年齡動(dòng)物器官中氧化損傷核DNA水平的50多項(xiàng)研究的結(jié)果，為細(xì)胞增殖有限的器官（如肝臟、腎臟、大腦、心臟、胰腺和肌肉）中與衰老相關(guān)的氧化損傷DNA積累提供了令人信服的證據(jù)（Moller etal.，2010）。雖然皮膚特別暴露于外源性光氧化應(yīng)激，但似乎沒(méi)有確鑿證據(jù)表明皮膚細(xì)胞的核DNA中存在氧化損傷累積。有充分證據(jù)表明，在修復(fù)氧化性DNA損傷的機(jī)制中存在缺陷的小鼠衰老更快，壽命更短（Hasty等人，2003年）。然而，這種效應(yīng)究竟是由于DNA損傷本身的累積，還是由于持續(xù)轉(zhuǎn)錄阻斷等其他效應(yīng)（Diderich等人，2011年；Garinis等人，2009年；Lans和Hoeijmakers，2012年），仍存在爭(zhēng)議。在DNA修復(fù)缺陷小鼠中，氧化性DNA損傷水平（一開(kāi)始是邊緣的）沒(méi)有增強(qiáng)，也不會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)而增加，這表明DNA損傷以外的因素（例如細(xì)胞對(duì)DNA損傷的反應(yīng)）參與了這些動(dòng)物的衰老過(guò)程（Maslov et al.，2013）。光氧化應(yīng)激在與衰老相關(guān)的線(xiàn)粒體DNA磨損（Krutmann和Schroeder，2009）和皮膚成纖維細(xì)胞中的蛋白質(zhì)氧化（Sander等人，2002）中起著確定的作用。然而，在真皮成纖維細(xì)胞或其他皮膚細(xì)胞的核DNA中積累氧化損傷的確鑿證據(jù)仍然難以捉摸。
2.1.4 減少或改變DNA修復(fù)系統(tǒng)的使用核苷酸切除修復(fù)（NER）是從DNA中去除加合物和鏈內(nèi)交聯(lián)的途徑。NER基因的多重突變導(dǎo)致小鼠和人的衰老表型顯著加快（Hoeijmakers，2009）。修復(fù)缺陷的程度和包括皮膚在內(nèi)的特定類(lèi)前體癥狀的加速密切相關(guān)，這些效應(yīng)僅見(jiàn)于參與轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)并保護(hù)免受DNA損傷的細(xì)胞毒性和細(xì)胞抑制效應(yīng)的NER機(jī)制部分（Diderich et al.，2011）。NER容量受晝夜節(jié)律振蕩的影響（Gaddameedhi等人，2011年）（見(jiàn)第2.11節(jié)），并隨著年齡的增長(zhǎng)而在各種細(xì)胞和組織中下降（Garmetal，2013年；Gorbunovaatal，2007年）。NER在皮膚抵御光應(yīng)激方面起著重要作用，因?yàn)樗鼜腄NA中去除了主要的光產(chǎn)物環(huán)丁烷嘧啶二聚體（CPD）和6-4嘧啶嘧啶嘧啶酮光產(chǎn)物（6-4PP）（Moriwaki和Takahashi，2008）。幾項(xiàng)研究表明，隨著供體年齡的增加，表皮清除CPD和6-4PP的能力下降（Yamada等人，2006年）。相反，在真皮成纖維細(xì)胞中，總的NER活性隨著供體年齡的增長(zhǎng)而下降，但去除CPD和6-4PP的能力保持不變。基因表達(dá)研究表明，只有在損傷切除步驟后起作用的NER成分受年齡影響（Takahashi等人，2005年）。堿基切除修復(fù)（BER）是修復(fù)氧化DNA堿基的主要途徑，最顯著的是8-氧胍和7,8-二氫-8-氧代胍，這兩種堿基都是由太陽(yáng)光在皮膚細(xì)胞中誘導(dǎo)的（Moriwaki和Takahashi，2008）。BER也是線(xiàn)粒體DNA氧化損傷的主要修復(fù)機(jī)制，隨著年齡的增長(zhǎng)，包括真皮成纖維細(xì)胞，線(xiàn)粒體BER在衰老過(guò)程中可能變得不足（Druzhyna等人，2008）。除皮膚外，核BER在各種小鼠組織和細(xì)胞模型中也會(huì)發(fā)生與年齡相關(guān)的變化（Gorbunova等人，2007年）。目前尚不清楚，隨著供體年齡的增長(zhǎng)，皮膚細(xì)胞中的維生素C是否會(huì)下降。然而，有幾份報(bào)告顯示，在皮膚成纖維細(xì)胞暴露于紫外線(xiàn)或氧化物質(zhì)后，BER機(jī)制的各種組件會(huì)出現(xiàn)急性功能喪失，這可能表明對(duì)外源性皮膚老化有不良反應(yīng)（Moriwaki和Takahashi，2008）。DNA錯(cuò)配修復(fù)（MMR）去除缺失的成對(duì)堿基由于復(fù)制錯(cuò)誤、不完全匹配序列之間的重組和5-甲基胞嘧啶的脫氨基。MMR被認(rèn)為也在修復(fù)氧化性DNA損傷中發(fā)揮作用（Skinner andTurker，2005）。腫瘤中的MMR突變與微衛(wèi)星的嚴(yán)重不穩(wěn)定有關(guān)（Karran，1996）。盡管MMR缺陷的人類(lèi)沒(méi)有前體細(xì)胞表型（謝和亞曼，2008），但隨著人類(lèi)外周血細(xì)胞（Neri等人，2005年）和T淋巴細(xì)胞（Krichevsky等人，2004年）的衰老，微衛(wèi)星不穩(wěn)定性增加，這表明MMR的下降可能與這些增殖細(xì)胞的衰老過(guò)程有關(guān)。目前尚不清楚，在其他主要是不擴(kuò)散的人類(lèi)細(xì)胞類(lèi)型中，如真皮成纖維細(xì)胞，在體內(nèi)老化期間，MMR是否也會(huì)下降。DNA鏈間交聯(lián)（ICL）由一組屬于范科尼貧血（FA）互補(bǔ)組的蛋白質(zhì)修復(fù)。FA被認(rèn)為是衰老相關(guān)進(jìn)行性腎衰竭的節(jié)段性前體綜合征。在小鼠中，各種ICL修復(fù)基因的缺失會(huì)引起基因組不穩(wěn)定，并加速各種器官的衰老（Lans和Hoeijmakers，2012）。然而，這些節(jié)段性類(lèi)前體細(xì)胞表型并不加速皮膚老化，在人類(lèi)皮膚中，缺乏與年齡相關(guān)的ICL修復(fù)改變的證據(jù)。DSB修復(fù)由兩個(gè)互補(bǔ)系統(tǒng)支持：非同源末端連接（NHEJ）和同源重組（HR）。HR是一種緩慢而精確的機(jī)制，需要儲(chǔ)存的染色單體作為模板，因此僅限于G2/M期，在鎖定復(fù)制性衰老的成纖維細(xì)胞中不存在（Mao等人，2008）。NHEJ是一種不需要模板的快速機(jī)制，似乎是哺乳動(dòng)物中占主導(dǎo)地位的DSB修復(fù)機(jī)制。位于兩個(gè)直接重復(fù)序列之間的DSB也可以通過(guò)單鏈退火（SSA）修復(fù)，這是一種高度誘變機(jī)制，可以刪除重復(fù)序列之間的序列。缺乏NHEJ和SSA各種成分的小鼠模型和人類(lèi)綜合征表現(xiàn)出加速衰老，但目前尚不清楚NHEJ缺乏是如何導(dǎo)致早衰表型的（Lombard等人，2005年）。已經(jīng)觀察到，隨著人類(lèi)成纖維細(xì)胞在體外進(jìn)入復(fù)制性衰老，NHEJ的效率和精確度降低（Seluanov等人，2004年）。老年大鼠和阿爾茨海默病患者的大腦中NHEJ活性也會(huì)降低，而隨著供體年齡的增長(zhǎng)，人類(lèi)外周淋巴細(xì)胞的活性也會(huì)下降（Garm等人，2013年；Gorbunova等人，2007年）。由于NHEJ主要基因的表達(dá)沒(méi)有改變，所以NHEJ活性隨年齡下降的原因尚不清楚。一種可能的解釋是，NHEJ復(fù)合物在不可修復(fù)的DSB（Sedelnikova等人，2004年）或受損的端粒（Fumagalli等人，2012年）中越來(lái)越多地被隔離。在果蠅雄性生殖系細(xì)胞中，NHEJ和SSA的年齡相關(guān)下降與HR的相應(yīng)增加相匹配（Preston等人，2006），但尚不清楚老齡哺乳動(dòng)物細(xì)胞中是否也存在這種情況。目前對(duì)皮膚成纖維細(xì)胞細(xì)胞衰老的大多數(shù)機(jī)制性理解是在由于連續(xù)復(fù)制導(dǎo)致端?？s短而獲得性衰老的細(xì)胞中獲得的，即復(fù)制性衰老（Hayflick，1980；Hayflick和Moorhead，1961）。與p53和p16INK4a（癌基因誘導(dǎo)的早衰）的積累相關(guān)的ras癌基因的激活也達(dá)到了相同的終點(diǎn)（Serrano等人，1997年），這被認(rèn)為是一種強(qiáng)大的腫瘤抑制機(jī)制（Bartek等人，2007年；Ramsey和Sharpless，2006年）。氧化應(yīng)激或次優(yōu)細(xì)胞培養(yǎng)條件（即應(yīng)激誘導(dǎo)的過(guò)早衰老，SIPS）可在人類(lèi)二倍體成纖維細(xì)胞中誘導(dǎo)不同類(lèi)型的細(xì)胞衰老，其與端?？s短無(wú)關(guān)，并具有不同的蛋白質(zhì)組學(xué)特征（Dierick et al.，2002；Toussaint et al.，2002，2000）。復(fù)制性衰老可能不是體內(nèi)成纖維細(xì)胞衰老的有效模型，因?yàn)槌衫w維細(xì)胞很少增殖，不同年齡供體皮膚中測(cè)得的年齡依賴(lài)性端粒丟失最?。↘runic等人，2009年和其中的參考文獻(xiàn)）。與此一致，體外分析的皮膚成纖維細(xì)胞的復(fù)制壽命與供體的年齡、發(fā)病率或死亡率無(wú)關(guān)（Cristofalo等人，1998年；Maier等人，2007年）。此外，在老年靈長(zhǎng)類(lèi)有絲分裂組織中發(fā)現(xiàn)了與端?？s短相關(guān)的損傷反應(yīng)，但在有絲分裂后組織中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)（Jeyapalan等人，2007年）。鑒于真皮成纖維細(xì)胞主要是一個(gè)有絲分裂后的細(xì)胞，人們可能認(rèn)為復(fù)制性端?？s短本身在真皮成纖維細(xì)胞老化中不起作用。然而，這并不完全排除端粒損傷在外源性皮膚老化中的作用。在真皮成纖維細(xì)胞的端粒上造成的外源性DNA鏈斷裂可能是不可修復(fù)的，它提供了一種持續(xù)的DNA損傷信號(hào)，以類(lèi)似于端?？s短的方式誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯。雖然對(duì)電離輻射進(jìn)行了描述（Fumagallietal.，2012），但類(lèi)似的紫外線(xiàn)依賴(lài)效應(yīng)尚未顯示。有人認(rèn)為，端?？赡芴貏e容易受到氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的損傷（Gilchrest等人，2009年），這種損傷只會(huì)緩慢修復(fù)（Fumagalli等人，2012年；Von Zglinicki，2003年；Von Zglinicki等人，2005年）。因此，有報(bào)道稱(chēng)，參與氧化性DNA損傷修復(fù)的乙醛酶Nth1缺乏會(huì)增強(qiáng)小鼠的端粒脆性（Vallabhaneni等人，2013年）。此外，在一定程度上與端粒共定位的DNA損傷灶在老齡靈長(zhǎng)類(lèi)皮膚的真皮成纖維細(xì)胞的細(xì)胞核中增加（Herbig等人，2006年）。這些發(fā)現(xiàn)表明，DNA應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞衰老可能是由于端粒DNA中持續(xù)存在不可修復(fù)的損傷（Gilchrest等人，2009年）。有趣的是，最近觀察到DNA損傷誘導(dǎo)衰老的幾個(gè)特征在老年小鼠的有絲分裂后神經(jīng)元中積累（Jurk等人，2012）。這種表型在terc-/-小鼠中加重，表明存在著端粒功能障礙，并在一定程度上支持DNA損傷可以持續(xù)存在于非復(fù)制細(xì)胞的端粒DNA中的觀點(diǎn)。關(guān)于皮膚，我們只能在老年人供體皮膚的表皮（角質(zhì)形成細(xì)胞）中確定相應(yīng)的情況（Leufke等人，2013年）。因此，端粒DNA在人類(lèi)皮膚成纖維細(xì)胞衰老或衰老中仍有作用。盡管如此，有人提出線(xiàn)粒體和端粒DNA損傷之間存在一個(gè)自我放大循環(huán)，這可能將細(xì)胞衰老期間兩個(gè)基因組的功能障礙聯(lián)系在一起（Passos等人，2007年）。
2.3 轉(zhuǎn)錄后mRNA前體加工的中斷 一段時(shí)間以來(lái)，人們已經(jīng)知道，在發(fā)育和衰老過(guò)程中，交替剪接的mRNA及其翻譯的蛋白質(zhì)亞型的表達(dá)模式會(huì)發(fā)生變化。一個(gè)長(zhǎng)期存在的例子是纖維連接蛋白的選擇性剪接，它在發(fā)育過(guò)程中受到嚴(yán)格控制（Chauhan等人，2004年），在大鼠老化組織（Pagani等人，1991年）或從各種人體組織獲得的原代細(xì)胞培養(yǎng)物的體外老化過(guò)程中發(fā)生顯著變化（Magnuson等人，1991年）。對(duì)于煙堿型乙酰膽堿受體γ亞基的五種功能不同的亞型（Azim等人，2012年）和人類(lèi)大腦皮層的甲硫氨酸合酶亞型（Muratore等人，2013年），也觀察到了與年齡相關(guān)的mRNA剪接模式的類(lèi)似變化。還假設(shè)τ蛋白是一種微管相關(guān)蛋白，與衰老相關(guān)的神經(jīng)退行性疾?。òò柎暮Ｄ。┯嘘P(guān)，應(yīng)被視為通過(guò)選擇性mRNA剪接增加的多種亞型家族（Avila et al.，2013）。此外，選擇性mRNA剪接可能也有助于IGF-1功能的年齡相關(guān)變化（Oberbauer，2013）。
對(duì)小鼠（Dillman等人，2013年）和人類(lèi)大腦（Mazin等人，2013年；Tollervey等人，2011年）組織以及人類(lèi)外周血白細(xì)胞（Harries等人，2011年）的全基因組分析表明，許多基因受年齡相關(guān)的前mRNA剪接改變的影響。這些變化遵循離散模式，與器官特異性基因功能和剪接因子表達(dá)譜的相應(yīng)變化有關(guān)。人腦中與年齡相關(guān)的前體mRNA剪接變化與多嘧啶束結(jié)合蛋白（PTB）依賴(lài)性脾臟活性增加一致（Mazin等人，2013年；Tollerveytal，2011年），并且很有可能將轉(zhuǎn)錄物靶向無(wú)義介導(dǎo)的衰變（Mazin等人，2013年）。有趣的是，老年人大腦中觀察到的前體mRNA剪接改變的類(lèi)似整體模式也存在于受年齡相關(guān)神經(jīng)退行性疾病影響的大腦中（Tollervey et al.，2011）。在外周血白細(xì)胞中，與年齡相關(guān)的剪接模式最顯著的破壞出現(xiàn)在參與增殖控制和應(yīng)激反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄控制途徑中。這些變化再次與參與前mRNA轉(zhuǎn)錄后處理的基因的顯著上調(diào)有關(guān)（Harries等人，2011年）?？傊?，這些發(fā)現(xiàn)表明，普遍存在與衰老相關(guān)的前體mRNA剪接障礙，這與剪接機(jī)制的表達(dá)變化有關(guān)。有令人信服的證據(jù)表明，改變的前體mRNA剪接也可能在真皮成纖維細(xì)胞老化中發(fā)揮作用。已經(jīng)觀察到，培養(yǎng)的乳腺成纖維細(xì)胞的復(fù)制性和應(yīng)激誘導(dǎo)的衰老與STAC的新剪接變異體的表達(dá)有關(guān)，STAC是一種編碼蛋白質(zhì)的基因，通過(guò)預(yù)測(cè)缺乏衰老相關(guān)剪接變異體的結(jié)構(gòu)域參與蛋白激酶C信號(hào)傳遞（Hardy et al.，2005）。此外，層粘連蛋白A（ lamin A）前體mRNA的選擇性剪接可能與皮膚老化有關(guān)（McClintock等人，2007年；Takeuchi和Runger，2013年）。遺傳性Hutchinson-Gilford早衰綜合征（HGPS）的大多數(shù)病例是由于沉默突變（G608G）激活了LMNA基因第11外顯子中的一個(gè)秘密剪接位點(diǎn)（Goldman等人，2004），導(dǎo)致150個(gè)堿基對(duì)的內(nèi)部缺失，從而導(dǎo)致稱(chēng)為早衰蛋白的層粘連蛋白a的另一種形式的表達(dá)。早老素（Progerin）不僅缺乏對(duì)核層和核質(zhì)之間層粘連蛋白a的適當(dāng)分布至關(guān)重要的法尼基化位點(diǎn)，而且還對(duì)核結(jié)構(gòu)和表觀遺傳染色質(zhì)控制產(chǎn)生負(fù)面影響（Shumaker等人，2006年），并誘導(dǎo)積累不可修復(fù)的氧化DNA損傷（Richards等人，2011年）。在HGPS相關(guān)LMNA突變的小鼠中，早老素（Progerin）相對(duì)于野生型lamin A的表達(dá)水平與壽命縮短直接相關(guān)（Lopez-Mejia等人，2011）?？寡趸瘎≧ichards等人，2011）和干擾蛋白質(zhì)法尼基化或組蛋白乙?；乃幬铮–olumbaro等人，2005）可以挽救或改善細(xì)胞HGPR表型。系統(tǒng)應(yīng)用反義寡核苷酸（Osorio等人，2011年）、法尼基轉(zhuǎn)移酶抑制劑（Yang等人，2006年）或他汀類(lèi)藥物和氨基二磷酸鹽的組合（Varela等人，2008年），可以延緩HPGS小鼠模型中加速衰老的開(kāi)始。在老年正常人供體的包皮成纖維細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有任何突變的情況下，隱性剪接位點(diǎn)的使用率極低，這也表現(xiàn)出HGPS樣的細(xì)胞表型（Scaffidi和Misteli，2006）。在老年人皮膚中，早老素（Progerin）在真皮成纖維細(xì)胞亞群和少數(shù)終末分化角質(zhì)形成細(xì)胞中積累（McClintock等人，2007）。由于剪接位點(diǎn)的異常使用和LMNA mRNA的選擇性剪接，皮膚成纖維細(xì)胞中的早老素（Progerin）積累通過(guò)體外長(zhǎng)波紫外線(xiàn)照射而增強(qiáng)，尤其是在經(jīng)歷擴(kuò)展培養(yǎng)分裂的成纖維細(xì)胞中（Takeuchi和Runger，2013）。與這一觀察結(jié)果一致，正常人成纖維細(xì)胞中早老素（Progerin）的產(chǎn)生與復(fù)制性衰老過(guò)程中的端粒逐漸縮短密切相關(guān)（Cao等人，2011）。因此，它可能不會(huì)在成纖維細(xì)胞原位老化中發(fā)揮作用，因?yàn)槌衫w維細(xì)胞很少增殖，在體內(nèi)也不會(huì)表現(xiàn)出與年齡相關(guān)的端?？s短（見(jiàn)第2.2節(jié)）?？傊?，現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明（i）LMNA前體mRNA的異常剪接可能在皮膚的光老化中發(fā)揮作用，（ii）其他前體mRNA也可能在老化的成纖維細(xì)胞中發(fā)生異常剪接，（iii）參與前mRNA轉(zhuǎn)錄后處理的基因和機(jī)制可能是外源性衰老的重要靶點(diǎn)。體外復(fù)制衰老的成纖維細(xì)胞表現(xiàn)出活性基因啟動(dòng)子和增強(qiáng)子中“開(kāi)放”調(diào)節(jié)基因組區(qū)域（常染色質(zhì)）的缺失，而基因貧乏、異染色質(zhì)區(qū)域的可及性增加，伴隨著主要逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子類(lèi)（ALU、SVA、L1）的激活和微衛(wèi)星的轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)（De Cecco等人，2013年）。因此，可以想象，逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的激活可能會(huì)導(dǎo)致DSB的年齡相關(guān)增加和染色體不穩(wěn)定性。然而，目前尚不清楚當(dāng)成纖維細(xì)胞原位老化時(shí)，這些效應(yīng)是否也會(huì)發(fā)生。體外暴露于角質(zhì)形成細(xì)胞的UVA和UVB可誘導(dǎo)超甲基化和組蛋白修飾，這些修飾在與光癌發(fā)生相關(guān)的腫瘤抑制基因（Cip1/p21/p16INK4a）的沉默中發(fā)揮作用（Chen等人，2012年；Katiyar等人，2012年）。在老年供體的真皮成纖維細(xì)胞中也觀察到CDKN2A/B位點(diǎn)的DNA超甲基化（Koch等人，2013）。這些改變可能與多囊復(fù)合體（polycombcomplex）的抑制/去抑制有關(guān)，多囊復(fù)合體在皮膚發(fā)育、皮膚再生和皮膚癌變中起著關(guān)鍵作用（Zhang等人，2012年）。從年輕人和老年人的防曬和陽(yáng)光照射皮膚區(qū)域的表皮吸吮水泡和全皮膚打孔活檢中獲得的DNA甲基化模式的全基因組分析表明，慢性陽(yáng)光照射（即外源性老化）導(dǎo)致全球DNA低甲基化，而內(nèi)在衰老（防曬皮膚）可能會(huì)導(dǎo)致CpG島的廣泛高甲基化。這些改變與DNA甲基化在KRT5等細(xì)胞類(lèi)型特異性基因沉默中的作用一致（Gronniger等人，2010）。有趣的是，由人類(lèi)成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞失去了從母細(xì)胞繼承的特性，并適應(yīng)非常相似的胚胎干細(xì)胞，這表明衰老過(guò)程中獲得的DNA甲基化特征的改變是可逆的（Nishino etal.，2011）。最近對(duì)51個(gè)健康組織和細(xì)胞模型以及6000個(gè)人類(lèi)和黑猩猩來(lái)源的癌癥樣本中DNA甲基化的年齡相關(guān)變化進(jìn)行了全面調(diào)查（Horvath，2013），結(jié)果表明，DNA甲基化與年齡密切相關(guān)，并可靠地反映了遺傳和癌癥相關(guān)的衰老加速。從這些研究中獲得了一組353個(gè)CpG位點(diǎn)，其甲基化狀態(tài)提供了一個(gè)可靠的“表觀遺傳時(shí)鐘”，表明了所研究的大多數(shù)健康人體組織的生物學(xué)年齡。然而，真皮成纖維細(xì)胞形成了一個(gè)例外，因?yàn)樗鼈儗?duì)DNA甲基化時(shí)鐘的校準(zhǔn)很差，這可能反映了時(shí)間和外部老化對(duì)皮膚DNA甲基化的相反影響（Gronniger等人，2010）。總之，現(xiàn)有研究表明，DNA甲基化在成纖維細(xì)胞的內(nèi)源性和外源性衰老中起著作用，然而衰老過(guò)程的兩個(gè)組成部分對(duì)DNA甲基化的影響是不同的，并且排除了對(duì)全球模式變化的結(jié)論性解釋。此外，目前尚不清楚表觀遺傳學(xué)改變是一種附帶現(xiàn)象，還是在導(dǎo)致真皮成纖維細(xì)胞衰老的時(shí)間順序和適應(yīng)/不適應(yīng)過(guò)程中起到因果作用。蛋白質(zhì)穩(wěn)定（蛋白質(zhì)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定）一詞包括維持正確折疊蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的機(jī)制（即伴侶介導(dǎo)的折疊和去折疊）（Hartl等人，2011年），去除受損蛋白質(zhì)的蛋白水解系統(tǒng)（即泛素-蛋白酶體系統(tǒng)、自噬-溶酶體系統(tǒng)和控制ECM成分的分泌性蛋白酶）（Brennan等人，2003年；Cuervo等人，2005年；Mizushima等人，2008年；Rubinsztein等人，2011年；Tomaru等人，2012年），以及調(diào)節(jié)錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)聚集的機(jī)制（vanHam et al.，2010）。在衰老的生物體和細(xì)胞中，蛋白質(zhì)穩(wěn)定受損。蛋白質(zhì)停滯的實(shí)驗(yàn)性增強(qiáng)/損傷延長(zhǎng)/縮短壽命和適當(dāng)?shù)募?xì)胞和器官功能（Lopez-Otin等人，2013年綜述），并誘導(dǎo)/防止細(xì)胞衰老。關(guān)于真皮成纖維細(xì)胞的衰老過(guò)程及其在皮膚衰老中的作用，蛋白酶體功能的逐漸下降和蛋白酶分泌的改變起到了確定的作用，自噬活性的降低也可能參與其中。這三個(gè)主題將被更詳細(xì)地討論，包括與ECM蛋白聚糖穩(wěn)態(tài)的老化相關(guān)改變的相關(guān)主題。我們將不討論伴侶介導(dǎo)的蛋白質(zhì)折疊的參與，這可能在成纖維細(xì)胞老化中發(fā)揮作用，但目前尚無(wú)可用數(shù)據(jù)。皮膚老化與氧化蛋白質(zhì)的積累有關(guān)，氧化蛋白質(zhì)需要通過(guò)蛋白酶體（Bulteau等人，2007年）和/或伴侶輔助自噬（Cuervo等人，2005年）去除。皮膚成纖維細(xì)胞中的蛋白酶體功能在老化期間以及紫外線(xiàn)照射后降低，這歸因于蛋白酶體亞單位的表達(dá)減少或失活以及內(nèi)源性抑制劑的積累（Bulteau等人，2007）。年輕人成纖維細(xì)胞中的部分蛋白酶體抑制通過(guò)p53/Rb依賴(lài)途徑觸發(fā)加速衰老（Chon-drogianni等人，2008年），而poleuropein（Katsiki等人，2007年）或槲皮素（Chondrogianni等人，2010年）刺激蛋白酶體活性可增加其在培養(yǎng)中的復(fù)制壽命。這些發(fā)現(xiàn)表明，與年齡相關(guān)的蛋白酶體活性下降在人類(lèi)成纖維細(xì)胞衰老和皮膚老化中起著因果作用。真皮成纖維細(xì)胞中與年齡相關(guān)的蛋白酶體活性喪失與MMP-1的誘導(dǎo)（Catalgol等人，2009年）和細(xì)胞呼吸的減少（Koziel等人，2011年）有因果聯(lián)系。然而，在老年供體的成纖維細(xì)胞中，蛋白酶體活性水平似乎高度異質(zhì)（Koziel等人，2011）。此外，在小鼠NIH3T3成纖維細(xì)胞中，主要蛋白酶體亞單位的表達(dá)受晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)（Menger等人，2007年）。不能排除的是，人類(lèi)皮膚也是如此，到目前為止，任何研究都沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)（見(jiàn)第2.11節(jié)）。自噬被認(rèn)為是各種器官慢性退化的保護(hù)因素（Cuervo等人，2005年；Gottlieb和Mentzer，2010年；Jiang等人，2010年）。有三種不同形式的自噬被區(qū)分開(kāi)來(lái)——微觀自噬、伴侶輔助自噬和宏觀自噬。伴侶輔助自噬清除有缺陷的大分子（Cuervo等人，2005年）和宏自噬清除功能失調(diào)的線(xiàn)粒體被認(rèn)為在衰老中至關(guān)重要（Lemasters，2005年；Yen和Klionsky，2008年）。與這一概念一致，自噬可以通過(guò)藥理學(xué)刺激來(lái)延長(zhǎng)各種模式生物的壽命（Madeo等人，2010年；Morselli等人，2009年）。雷帕霉素的一些延壽作用也歸因于mTOR對(duì)自噬抑制作用的釋放（Rubinsztein等人，2011）。自噬的上調(diào)有助于適應(yīng)性延長(zhǎng)壽命，以應(yīng)對(duì)秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)（Schiavi）亞致死性線(xiàn)粒體功能障礙等人，2013年）。自噬的上調(diào)也被認(rèn)為是通過(guò)減少熱量來(lái)延長(zhǎng)壽命的關(guān)鍵（Bergamini等人，2007年）。與蛋白酶體活性類(lèi)似，自噬在某些組織中受晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)（見(jiàn)第2.11節(jié)），在包括大腦、心臟、肌肉和腎臟在內(nèi)的許多器官中隨著年齡的增長(zhǎng)而減少（Rubinsztein et al.，2011）。與年齡相關(guān)的自噬減少似乎在很大程度上歸因于易位后機(jī)制，如自噬蛋白的乙?；?脫乙?；∕orselli et al.，2011）。此外，在秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)（絲裂原-激素）中，對(duì)輕度呼吸鏈功能障礙的促長(zhǎng)壽反應(yīng)依賴(lài)于p53介導(dǎo)的自噬增加（Schiavi等人，2013）。如果同樣考慮真皮成纖維細(xì)胞，自噬可能是影響衰老過(guò)程的一個(gè)因素，因此可能提供一個(gè)潛在的干預(yù)靶點(diǎn)。2.5.3 分泌型基質(zhì)金屬蛋白酶的誘導(dǎo)皮膚成纖維細(xì)胞的紫外線(xiàn)輻射通過(guò)上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子AP-1和NF-κB刺激基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)和分泌（Fisher等人，1996年）。最近的證據(jù)表明，在衰老的真皮成纖維細(xì)胞中，富含半胱氨酸的蛋白61（CCN1）的表達(dá)增強(qiáng)也在基質(zhì)金屬蛋白酶分泌的上調(diào)中發(fā)揮作用（Quan等人，2011年）?；|(zhì)金屬蛋白酶1（MMP1）表達(dá)增強(qiáng)和內(nèi)源性抑制劑TIMP-1表達(dá)降低是外源性衰老皮膚細(xì)胞外基質(zhì)退化的主要原因（Brennan等人，2003）。AP-1/MMP1上調(diào)似乎是各種致病途徑的共同終末階段。皮膚AP-1/MMP1上調(diào)和TIMP-1下調(diào)是由線(xiàn)粒體DNA突變和電子傳遞鏈（ETC）功能障礙引起的逆行信號(hào)觸發(fā)的（Krutmann和Schroeder，2009），以及通過(guò)煙草煙霧或紫外線(xiàn)誘導(dǎo)色氨酸轉(zhuǎn)化為激動(dòng)劑6-甲酰吲哚[3,2-b]咔唑激活細(xì)胞質(zhì)芳香烴受體（AHR）（Fritsche et al.，2007；Ono et al.，2013）。真皮成纖維細(xì)胞在增強(qiáng)MMPs分泌中的作用存在爭(zhēng)議，因?yàn)檎嫫こ衫w維細(xì)胞似乎對(duì)AHR信號(hào)不敏感（Tigges等人，2013年），許多在皮膚老化中起作用的MMPs和TIMPs是由角質(zhì)形成細(xì)胞而不是成纖維細(xì)胞分泌的（Tandara和Mustoe，2011年）。MMP1對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的降解增強(qiáng)，并可能在老化皮膚中自動(dòng)持續(xù)，因?yàn)槟z原分解碎片抑制I型前膠原合成（Varani等人，2001）。此外，連接AHR和AP-1的下游效應(yīng)器芳香烴受體核轉(zhuǎn)運(yùn)體基因ARNT在小鼠成纖維細(xì)胞中的表達(dá)受晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)（Menger等人，2007年），表明通過(guò)AHR/AP1/MMP1途徑導(dǎo)致皮膚衰老和ECM降解的毒物敏感性可能以晝夜節(jié)律方式振蕩。最后需要指出的是，金屬蛋白酶分泌增強(qiáng)是伴隨細(xì)胞衰老而獲得的分泌表型改變的一個(gè)特征（見(jiàn)第2.7.4節(jié)）。2.5.4 透明質(zhì)酸合成酶的下調(diào)慢性紫外線(xiàn)照射不僅會(huì)導(dǎo)致膠原蛋白分解，還會(huì)減少真皮細(xì)胞外基質(zhì)ECM中的其他分子，尤其是透明質(zhì)酸，并改變真皮蛋白多糖的組成（Knott等人，2009年；Koshiishi等人，1999年；Stern和Maibach，2008年）。紫外線(xiàn)誘導(dǎo)的皮膚透明質(zhì)酸丟失是由于透明質(zhì)酸合成酶（HAS）1、-2或-3的下調(diào)抑制了透明質(zhì)酸的合成。已經(jīng)確定了幾種介導(dǎo)UV介導(dǎo)的HAS表達(dá)抑制的機(jī)制。由于TGFβ和TGFβ受體的下調(diào)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGFβ）信號(hào)丟失，這是對(duì)慢性UVB照射的反應(yīng)（Dai等人，2007），隨后導(dǎo)致HAS1和HAS2表達(dá)的長(zhǎng)期降低。膠原基質(zhì)的降解也與HA的丟失直接相關(guān)，通過(guò)膠原片段的信號(hào)傳導(dǎo)，使真皮成纖維細(xì)胞中的HAS2下調(diào)（Dai等人，2007年；Rock等人，2011年）。最近發(fā)現(xiàn)，雌激素通過(guò)從角質(zhì)形成細(xì)胞釋放表皮生長(zhǎng)因子來(lái)抵消HA的損失，而角質(zhì)形成細(xì)胞反過(guò)來(lái)強(qiáng)烈誘導(dǎo)真皮成纖維細(xì)胞中的HAS3和與HA結(jié)合的蛋白聚糖versican（Rock et al.，2012）。因此，雌激素可以保護(hù)皮膚透明質(zhì)酸/versican基質(zhì)免受紫外線(xiàn)誘導(dǎo)的稀薄，這可能解釋了人類(lèi)皮膚中的一些性別特異性差異，以及絕經(jīng)后皮膚衰老的顯著加速（Makrantonaki et al.，2010）。目前尚不清楚雌激素或其他性別相關(guān)因素是否會(huì)影響成纖維細(xì)胞衰老的其他機(jī)制。關(guān)于外源性衰老過(guò)程中蛋白多糖組成的變化知之甚少。然而，在一些研究中，已經(jīng)提出了蛋白多糖基質(zhì)重塑的證據(jù)（Knott等人，2009年；Koshiishi等人，1999年；Rock等人，2012年）。蛋白多糖基質(zhì)的變化在功能上可能非常重要，因?yàn)槟承┑鞍锥嗵?，如核心蛋白聚糖和雙聚糖，會(huì)影響膠原網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能，而其他蛋白多糖則與透明質(zhì)酸基質(zhì)相互作用。線(xiàn)粒體功能障礙和呼吸鏈活性下降是許多組織衰老的標(biāo)志（Nunnari和Suomalainen，2012）。另一方面，從酵母到哺乳動(dòng)物，減少電子傳遞鏈（ETC）亞單位的表達(dá)具有促進(jìn)長(zhǎng)壽的作用（Copeland等人，2009年；Dell’agnello等人，2007年；Dillin等人，2002年；Durieux等人，2011年；Kirchman等人，1999年；Lapointe等人，2009年；Lee等人，2002a；Rea等人，2007年）。因此，目前尚不清楚細(xì)胞呼吸在真皮成纖維細(xì)胞老化過(guò)程中起著什么作用。對(duì)體外復(fù)制性老化的包皮成纖維細(xì)胞的研究表明，電子傳遞與磷酸化的耦合與年齡相關(guān)減少，而由此產(chǎn)生的質(zhì)子泄漏增加通過(guò)增強(qiáng)的電子傳遞活性得到充分補(bǔ)償（Hutter et al.，2004）。這一發(fā)現(xiàn)在混合組織來(lái)源的成纖維細(xì)胞中部分重現(xiàn)，這些組織來(lái)源于不同年齡的人類(lèi)供體，即體內(nèi)老化的人。在供體年齡超過(guò)40歲時(shí)，這些細(xì)胞的呼吸速率逐漸降低，在供體年齡超過(guò)60歲時(shí)，氧化磷酸化逐漸解偶聯(lián)，這共同表明有氧ATP生成隨著年齡的增長(zhǎng)變得低效（Greco etal.，2003）。在另一項(xiàng)關(guān)于皮膚成纖維細(xì)胞的研究中，年輕人、中年人和老年健康捐贈(zèng)者的呼吸活動(dòng)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著差異。然而，在來(lái)自老年供體的樣本中，線(xiàn)粒體膜電位顯著降低，而活性氧水平顯著升高（Koziel等人，2011年）。衰老過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵因素似乎是氧化應(yīng)激，它被定義為活性氧（ROS）的產(chǎn)生和清除之間的不平衡。線(xiàn)粒體（ETC）和細(xì)胞外膜（NADP氧化酶，NOX）內(nèi)的氧化還原系統(tǒng)產(chǎn)生的ROS由抗氧化防御系統(tǒng)平衡。當(dāng)ETC功能在各種模式生物的老化過(guò)程中出現(xiàn)缺陷時(shí)，天平可能會(huì)傾斜（Balaban等人，2005年）。然而，線(xiàn)粒體ETC功能、ROS水平和細(xì)胞衰老之間的機(jī)制聯(lián)系尚不清楚。大量證據(jù)表明，呼吸能力和線(xiàn)粒體活性氧的產(chǎn)生是獨(dú)立調(diào)節(jié)的（Barja，2007）。例如，來(lái)自線(xiàn)粒體ECR的活性氧與哺乳動(dòng)物細(xì)胞核中DNA的氧化修飾無(wú)關(guān)（Hoffmann等人，2004年），導(dǎo)致ETC功能障礙的線(xiàn)粒體DNA突變?cè)鰪?qiáng)不會(huì)影響活性氧的產(chǎn)生（Trifunovic等人，2005年）。也就是說(shuō)，來(lái)自老年供體的真皮成纖維細(xì)胞中線(xiàn)粒體ROS水平增加（Koziel等人，2011年）。后一個(gè)發(fā)現(xiàn)是使用超氧化物敏感熒光染料進(jìn)行的，這些熒光染料不允許明確區(qū)分線(xiàn)粒體內(nèi)ROS水平（僅與ETC功能相關(guān)）和細(xì)胞內(nèi)ROS水平（也受線(xiàn)粒體外和細(xì)胞外ROS生成系統(tǒng)的影響）（Zielonka和Kalyanaraman，2010）。因此，目前尚不清楚在老年供體的真皮成纖維細(xì)胞中觀察到的ROS水平增加是否與在相同細(xì)胞中觀察到的ETC功能改變有關(guān)（Koziel等人，2011年）。基因篩查表明，某些小鼠組織（心臟、腎臟、大腦）的衰老與參與能量代謝的耗散基因網(wǎng)絡(luò)和參與抗氧化防御的穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的平衡改變有關(guān)，這促使人們得出結(jié)論，與衰老的自由基理論相反（Harman，1956），在衰老中起作用的可能不是活性氧的生成速率，而是維持穩(wěn)定的活性氧水平（Brink等人，2009）。NADPH氧化酶（NOX）的保守存在表明，當(dāng)存在于生理濃度下時(shí)，ROS起著生物學(xué)作用。NADPH氧化酶（NOX）似乎專(zhuān)門(mén)用于產(chǎn)生ROS。NOX家族由“經(jīng)典”NADPH氧化酶NOX1-NOX5和雙氧化酶Duox1和Duox2組成（Bedard和Krause，2007）。盡管目前仍基本上難以確定，但NOx對(duì)與衰老相關(guān)的活性氧水平增加的貢獻(xiàn)可能被低估（Krause，2007），而且基本上不清楚。一方面，Nox4的表達(dá)減少導(dǎo)致人類(lèi)甲狀腺細(xì)胞出現(xiàn)類(lèi)似衰老的狀態(tài)（Weyemi等人，2012年），另一方面，Nox4的表達(dá)增加限制了內(nèi)皮細(xì)胞的復(fù)制壽命（Lener等人，2009年）。此外，光老化皮膚中基質(zhì)金屬蛋白酶的上調(diào)依賴(lài)于NOX產(chǎn)生的ROS（Shin等人，2008）。與年齡相關(guān)的ROS水平增加也可能是由于抗氧化能力降低，因?yàn)橐呀?jīng)證明，在衰老過(guò)程中，皮膚和/或內(nèi)皮細(xì)胞中的谷胱甘肽和硫氧還蛋白-1系統(tǒng)失活（Altschmied and Haender，2009；Rhie et al.，2001a，2001b）?？傊?，至少有三種機(jī)制可能影響衰老組織中的ROS平衡：（i）功能失調(diào)的線(xiàn)粒體ETC導(dǎo)致的ROS泄漏增強(qiáng)，（ii）NOX的誘導(dǎo)和/或活性增強(qiáng)，以及（iii）抗氧化系統(tǒng)失活。目前，尚不清楚這些機(jī)制在多大程度上單獨(dú)導(dǎo)致老年供體真皮成纖維細(xì)胞中觀察到的活性氧水平升高。在小鼠中，增強(qiáng)的線(xiàn)粒體DNA突變產(chǎn)生加速衰老表型，包括皮膚器官（Trifunovic等人，2004年）。這些小鼠的線(xiàn)粒體DNA突變水平至少是老年人的10倍，其衰老樣特征與其他幾種不涉及線(xiàn)粒體DNA突變的早衰小鼠模型相同，提示線(xiàn)粒體DNA突變小鼠的類(lèi)衰老表型并不一定意味著線(xiàn)粒體DNA突變與自然哺乳動(dòng)物衰老有關(guān)（Khrapko等人，2006年）。最近的一項(xiàng)研究表明，在突變小鼠中觀察到的早熟可能是由于干細(xì)胞功能障礙，因?yàn)榫€(xiàn)粒體DNA突變?cè)谟薪z分裂后細(xì)胞交感神經(jīng)線(xiàn)粒體螺旋酶Twinkle中以相似的水平誘導(dǎo)，不會(huì)在小鼠中誘導(dǎo)前性表型（Ahlqvist等人，2012年）。目前的觀點(diǎn)認(rèn)為，線(xiàn)粒體DNA缺失是通過(guò)受損線(xiàn)粒體DNA分子的錯(cuò)誤修復(fù)自然獲得的（Krishnan等人，2008年），而這種獲得性線(xiàn)粒體DNA突變?cè)谒ダ辖M織中的累積似乎是單個(gè)創(chuàng)始人分子克隆擴(kuò)張的結(jié)果，而不是持續(xù)的突變事件（Lane，2012；Wiesner等人，2006）。這一機(jī)制似乎與皮膚的外源性衰老有一定的相關(guān)性，紫外線(xiàn)輻射誘導(dǎo)的線(xiàn)粒體DNA缺失的持續(xù)存在導(dǎo)致能量產(chǎn)生不足，從而觸發(fā)線(xiàn)粒體逆行信號(hào)通路，然后將功能和結(jié)構(gòu)改變傳遞給皮膚（Krutmann and Schroeder，2009）。這種致病性級(jí)聯(lián)甚至可能獨(dú)立于紫外線(xiàn)照射而持續(xù)，因?yàn)橛腥毕莸腅CR中的ROS泄漏會(huì)導(dǎo)致額外/進(jìn)一步的線(xiàn)粒體DNA損傷（Krutmann和Schroeder，2009）。真皮成纖維細(xì)胞中很少增殖、壽命長(zhǎng)的細(xì)胞群似乎是上述線(xiàn)粒體DNA退化機(jī)制的主要目標(biāo)，因?yàn)樗荒芟窀叨仍鲋车募?xì)胞那樣通過(guò)細(xì)胞脫落消除大分子損傷表皮角質(zhì)形成細(xì)胞。2.6.4 線(xiàn)粒體生成發(fā)生改變長(zhǎng)期以來(lái)的觀察表明，在培養(yǎng)過(guò)程中，受到復(fù)制性衰老影響的成纖維細(xì)胞中線(xiàn)粒體含量增加（Goldstein等人，1984年；Hayflick，1980年；Lee等人，2002b）。在從老年人身上提取的原代細(xì)胞中，線(xiàn)粒體質(zhì)量和生物發(fā)生也增加了（Lezza等人，2001年）。目前認(rèn)為，衰老和衰老細(xì)胞中線(xiàn)粒體質(zhì)量的增加是由于ROS產(chǎn)生增加，從而逆行觸發(fā)有絲分裂生物原應(yīng)激反應(yīng)，由功能失調(diào)的線(xiàn)粒體（Butow和Avadhani，2004年；Finley和Haigis，2009年）引起的ATP合成減少或持續(xù)DNA損傷信號(hào)，這些信號(hào)由于自噬被下調(diào)而未被正確去除（Yen和Klionsky，2008年）。另一方面，DNA損傷誘導(dǎo)的人類(lèi)成纖維細(xì)胞衰老通過(guò)順行信號(hào)回路得以維持，在順行信號(hào)回路中，p21刺激線(xiàn)粒體ROS的產(chǎn)生，以補(bǔ)充DNA損傷病灶并維持持續(xù)的DNA損傷反應(yīng)（Passos等人，2010）。雖然在培養(yǎng)中受到復(fù)制或應(yīng)激誘導(dǎo)衰老的成纖維細(xì)胞（Lee等人，2002b）和一些衰老的人體組織（Gottlieb和Mentzer，2010；Lezza等人，2001）中可以檢測(cè)到絲裂原生物發(fā)生的刺激，但尚不清楚在人體真皮成纖維細(xì)胞原位衰老過(guò)程中，所提議的周期是否也被激活。還應(yīng)注意的是，人體骨骼?。ㄒ环N與真皮成纖維細(xì)胞有許多相似之處的細(xì)胞系統(tǒng)）的體內(nèi)衰老包含相反的機(jī)制，也就是說(shuō)，由mTOR途徑和AMP活化蛋白激酶的a2亞單位（Li等人，2012）介導(dǎo)的絲裂原生物應(yīng)激反應(yīng)的激活越來(lái)越缺乏，以及由于SIRT1信號(hào)的改變而導(dǎo)致的絲裂原生物發(fā)生的AMPK非依賴(lài)性調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致假缺氧狀態(tài)，包括不平衡核內(nèi)和線(xiàn)粒體DNA編碼的線(xiàn)粒體基因轉(zhuǎn)錄（Gomes等人，2013年）。線(xiàn)粒體是高度動(dòng)態(tài)的細(xì)胞器，不斷經(jīng)歷融合和分裂事件，以調(diào)整其形狀和數(shù)量，以保持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)（Chan，2012；Detmer和Chan，2007）。線(xiàn)粒體融合和分裂有助于維持線(xiàn)粒體DNA完整性，調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化還原狀態(tài)，通過(guò)自噬（線(xiàn)粒體吞噬）合作清除受損線(xiàn)粒體，并直接參與凋亡程序的執(zhí)行（Cho等人，2010年；Liesa等人，2009年）。許多與年齡相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病被歸因于融合/裂變機(jī)制的直接或間接改變（Chen和Chan，2009）。線(xiàn)粒體融合/分裂平衡直接影響低等真核生物的壽命（Scheckhuber等人，2012年、2011年；Westermann，2010年），線(xiàn)粒體動(dòng)力學(xué)的顯著改變與人類(lèi)血管內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞衰老有關(guān)（Jendrach等人，2005年）。年齡相關(guān)的線(xiàn)粒體融合和分裂減速被認(rèn)為有助于適應(yīng)線(xiàn)粒體損傷負(fù)荷的增加（Figge等人，2013年和2012年）。線(xiàn)粒體融合和分裂的關(guān)鍵蛋白質(zhì)高度保守，在真皮成纖維細(xì)胞中表達(dá)，但它們?cè)诔衫w維細(xì)胞衰老中的作用尚未被研究。細(xì)胞衰老是一種限制細(xì)胞增殖的遺傳程序。它主要由端粒縮短激活（d'Adda di Fagagna et al.，2003），但也可通過(guò)非端粒DNA損傷和許多其他應(yīng)激源（Campisi和d'Adda diFagagna，2007）。衰老的特點(diǎn)是通過(guò)涉及p53、pRB、p16INK4A（d’Adda di Fagagna等人，2003年）和p21（CIP1）的途徑觸發(fā)不可逆的細(xì)胞周期停滯（Herbig等人，2004年）。衰老表型包括特定β-半乳糖苷酶的表達(dá)（Dimri等人，1995年）、異染色質(zhì)化增強(qiáng)（Kreiling等人，2011年；Narita等人，2003年）以及細(xì)胞因子和其他生物活性蛋白分泌增加（Coppe等人，2008年）。在二倍體人成纖維細(xì)胞中，細(xì)胞衰老可通過(guò)復(fù)制性衰竭（復(fù)制性衰老）誘導(dǎo)（Hayflick，1980；Hayflick和Moorhead，1961），導(dǎo)致端?？s短（Harley等人，1990）和p53/pRB途徑的激活（d’Adda di Fagagna等人，2003）。在ras癌基因（癌基因誘導(dǎo)的早衰）激活后，p53和p16INK4a途徑也達(dá)到了相同的終點(diǎn)（Serrano等人，1997年）。另一方面，細(xì)胞衰老可以通過(guò)氧化應(yīng)激（應(yīng)激誘導(dǎo)的過(guò)早衰老，SIPS）在培養(yǎng)中誘導(dǎo)（Toussant等人，2000年），這會(huì)產(chǎn)生一種獨(dú)特的表型（Dierick等人，2002年）。衰老的皮膚成纖維細(xì)胞在衰老的狒狒的皮膚中積累（Herbig等人，2006年）。研究還表明，p16INK4A陽(yáng)性的非增殖細(xì)胞在衰老的人類(lèi)真皮中積累，這表明即使細(xì)胞不增殖，真皮成纖維細(xì)胞的衰老也在體內(nèi)誘導(dǎo)（Jeyapalan等人，2007年；Ressler等人，2006年）。p16INK4A陽(yáng)性衰老細(xì)胞的清除增強(qiáng)已被證明可以保護(hù)類(lèi)早衰小鼠模型免受衰老相關(guān)疾病的影響（Baker等人，2011年）。因此，可以想象，p16INK4A陽(yáng)性衰老真皮成纖維細(xì)胞的積累在皮膚衰老中起著因果作用，盡管衰老的皮膚表型不屬于通過(guò)增強(qiáng)類(lèi)早衰小鼠中這些細(xì)胞的清除而抑制的疾病（Baker et al.，2011）。然而，最近有報(bào)道稱(chēng)，表皮和真皮中p16陽(yáng)性細(xì)胞的數(shù)量隨著年齡的增長(zhǎng)而增加。事實(shí)上，作者不僅建立了人類(lèi)家族壽命與原位p16INK4a陽(yáng)性皮膚細(xì)胞減少的相關(guān)性，還與體外細(xì)胞應(yīng)激后衰老細(xì)胞減少的相關(guān)性（Waaijer et al.，2012）。2.7.2 異染色質(zhì)化和轉(zhuǎn)座子的激活在衰老的成纖維細(xì)胞中，有一種獨(dú)特的異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為衰老相關(guān)異染色質(zhì)灶（SAHF）。在體外經(jīng)歷復(fù)制性衰老的人類(lèi)成纖維細(xì)胞中SAHF的形成與異染色質(zhì)蛋白招募到E2F啟動(dòng)子和視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（RB）通路的不可逆抑制有關(guān)，導(dǎo)致參與DNA復(fù)制和細(xì)胞周期進(jìn)程的眾多E2F traget基因被抑制，DNA損傷修復(fù)、凋亡、分化和發(fā)育（Bracken等人，2004年；成田等人，2003年）。此外，它還與表觀遺傳學(xué)變化有關(guān)，導(dǎo)致基因沉默和反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的激活（De Cecco等人，2013年）。在小鼠和狒狒組織的異染色質(zhì)表達(dá)中也未檢測(cè)到SAHP。與年齡相關(guān)的彌漫性核異染色質(zhì)蛋白表達(dá)增加在有絲分裂后組織中最為顯著，這些組織通常被認(rèn)為不易發(fā)生復(fù)制性衰老（Kreiling et al.，2011）。這些發(fā)現(xiàn)表明，在衰老過(guò)程中，真皮成纖維細(xì)胞可能會(huì)經(jīng)歷進(jìn)行性異染色質(zhì)化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)座因子激活導(dǎo)致DSB形成和DNA重組增加。在狒狒的皮膚活檢中，細(xì)胞核中顯示γH2AX陽(yáng)性DNA損傷灶的成纖維細(xì)胞百分比隨年齡呈指數(shù)增長(zhǎng)（Herbig等人，2006年）。這些持續(xù)的DNA損傷病灶被認(rèn)為是細(xì)胞衰老的指標(biāo)。它們要么與端粒DNA共定位，表明端粒功能障礙（Herbig等人，2006年），要么與PML核體共定位，描繪維持損傷誘導(dǎo)的衰老生長(zhǎng)停滯和炎性細(xì)胞因子分泌（（DNA SCARS））的核結(jié)構(gòu)。DNA SCARS被認(rèn)為是提供SASP的基因被轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄工廠(chǎng)（Rodier等人，2011）。DNASCARS與電離輻射誘導(dǎo)的體外成纖維細(xì)胞衰老有關(guān)。γH2AX陽(yáng)性DNA損傷灶的衰老相關(guān)形成和異染色質(zhì)化是相互排斥的，因?yàn)榇罅垦芯勘砻鳟惾旧|(zhì)對(duì)H2AX磷酸化不敏感（Cann和Dellaire，2011）。衰老細(xì)胞對(duì)細(xì)胞因子和其他生物活性蛋白的分泌增強(qiáng)被稱(chēng)為衰老相關(guān)分泌表型（SASP）。SASP使衰老細(xì)胞能夠調(diào)節(jié)組織微環(huán)境（Parrinelo等人，2005年）。它可以促進(jìn)腫瘤進(jìn)展和炎癥（Coppe等人，2010年）。在肝細(xì)胞和成纖維細(xì)胞系中，復(fù)制性衰老的開(kāi)始受細(xì)胞外生長(zhǎng)因子的調(diào)節(jié)，細(xì)胞外生長(zhǎng)因子也包括在SASP中，提示自動(dòng)/旁分泌反饋回路（Micutkova等人，2011年；Nelson等人，2012年）。此外，有證據(jù)表明，AHR可以通過(guò)激活EGFR配體雙調(diào)素和上皮調(diào)節(jié)素在SASP誘導(dǎo)中發(fā)揮作用（Choi等人，2006年；John等人，2013年）。皮膚成纖維細(xì)胞在體外經(jīng)歷復(fù)制性或應(yīng)激誘導(dǎo)的老化后獲得SASP（Coppe等人，2010）。然而，對(duì)于衰老的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物（Herbig等人，2006年）和人類(lèi)（Dimri等人，1995年）皮膚中積累的衰老真皮成纖維細(xì)胞而言，這一點(diǎn)是否也成立值得懷疑。體內(nèi)老化的真皮成纖維細(xì)胞的特點(diǎn)是富含半胱氨酸的血管生成誘導(dǎo)蛋白61（CYR61）分泌增強(qiáng)，也稱(chēng)為CCN1（Quan等人，2011）。CCN1是一種刺激促炎細(xì)胞因子和MMP分泌并誘導(dǎo)細(xì)胞衰老的蛋白質(zhì)。CCN1表達(dá)增強(qiáng)可控制傷口愈合中的纖維化（Jun和Lau，2010a，b）。在衰老的真皮成纖維細(xì)胞中，CCN1被認(rèn)為有助于獲得和維持衰老細(xì)胞狀態(tài)，并促進(jìn)膠原蛋白的減少生產(chǎn)和增加降解（Quan等人，2011年）。整體分泌組分析表明，已經(jīng)處于非衰老狀態(tài)的真皮成纖維細(xì)胞分泌1000多種蛋白質(zhì)，包括轉(zhuǎn)運(yùn)體、酶、蛋白酶、生長(zhǎng)因子和整合素（Boraldi等人，2003b；Won等人，2012）。因此，在成纖維細(xì)胞中，分泌蛋白數(shù)量和組成的年齡相關(guān)變化可能反映了從一個(gè)分泌程序到另一個(gè)分泌程序的轉(zhuǎn)換，而不是從頭獲得分泌表型。也就是說(shuō)，到目前為止，還沒(méi)有關(guān)于原位老化過(guò)程中真皮成纖維細(xì)胞分泌蛋白質(zhì)組變化的系統(tǒng)研究。2.8.1 表皮生長(zhǎng)因子（EGF）信號(hào)傳導(dǎo)由于EGFR的下調(diào)和酪氨酸磷酸酶（SHP-1和PTPN6）的上調(diào)，在培養(yǎng)中經(jīng)歷復(fù)制性衰老的包皮成纖維細(xì)胞對(duì)EGF受體（EGFR）介導(dǎo)的旁分泌生長(zhǎng)沖動(dòng)變得不耐受（Shiraha等人，2000年；Tran等人，2003年）。獲得性EGF無(wú)應(yīng)答性涉及小窩蛋白和網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用的下調(diào)（Park等人，2002年和2001年）。幼年成纖維細(xì)胞中的小窩蛋白過(guò)度表達(dá)可減弱EGF反應(yīng)，衰老成纖維細(xì)胞中的小窩蛋白敲除可恢復(fù)EGF反應(yīng)（Park等人，2002年）。此外，EGFR介導(dǎo)的水通道蛋白-3表達(dá)參與了人類(lèi)皮膚成纖維細(xì)胞的遷移（Cao等人，2006）。在角質(zhì)形成細(xì)胞中，UVA/B輻射激活EGFR，EGFR在c-jun介導(dǎo)的AP-1激活中起主導(dǎo)作用，導(dǎo)致MMPs表達(dá)增強(qiáng)（Wan等人，2001年）。另一方面，氧化應(yīng)激引起的EGFR依賴(lài)性激活可能在角質(zhì)形成細(xì)胞對(duì)紫外線(xiàn)的適應(yīng)中起到保護(hù)作用，因?yàn)橐阎芴岣呒?xì)胞存活率（Wang等人，2000）。表皮生長(zhǎng)因子信號(hào)的旁分泌表皮/真皮串?dāng)_似乎在外源性衰老中起主要的適應(yīng)性作用，因?yàn)榇萍に亟閷?dǎo)的表皮生長(zhǎng)因子從角質(zhì)形成細(xì)胞釋放保護(hù)真皮透明質(zhì)酸/versican基質(zhì)。因此，表皮生長(zhǎng)因子信號(hào)輸入真皮成纖維細(xì)胞，在外源性衰老過(guò)程中對(duì)真皮細(xì)胞外基質(zhì)的重塑過(guò)程起到保護(hù)作用（Rock等人，2012年），真皮成纖維細(xì)胞表皮生長(zhǎng)因子反應(yīng)性的喪失可能促進(jìn)外源性皮膚衰老過(guò)程。由多環(huán)芳烴（PAH）促進(jìn)的皮膚老化針對(duì)芳基烴受體（AHR）并由其轉(zhuǎn)導(dǎo)（Morita et al.，2009）。所有的皮膚細(xì)胞都表達(dá)AHR。在角質(zhì)形成細(xì)胞中，AHR被UVB輻射激活，隨后的信號(hào)事件與光致癌和UVB誘導(dǎo)的衰老密切相關(guān)。UVB照射的角質(zhì)形成細(xì)胞中的非基因組AHR信號(hào)誘導(dǎo)環(huán)氧化酶2并抑制凋亡，從而促進(jìn)皮膚癌的發(fā)展（Agostinis等人，2007年；Fritsche等人，2007年）。此外，UVB誘導(dǎo)的角質(zhì)形成細(xì)胞AHR激活導(dǎo)致MMP1 mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)增加，MMP1可能作用于真皮ECM中的蛋白質(zhì)，從而以旁分泌方式促進(jìn)真皮的外源性老化。目前尚不清楚AHR信號(hào)是否在皮膚成纖維細(xì)胞老化中起直接作用。真皮成纖維細(xì)胞在顯著水平上表達(dá)AHR分子（Tigges等人，2013年），但用已建立的AHR激動(dòng)劑刺激這些細(xì)胞，未能誘導(dǎo)細(xì)胞色素P450家族成員A1（CYP1A1）等AHR特征基因的表達(dá)增加。另一方面，最近已證明真皮成纖維細(xì)胞中的AHR可介導(dǎo)煙草煙霧對(duì)MMP1表達(dá)的刺激（Ono等人，2013年）。與體外成纖維細(xì)胞復(fù)制性衰老相關(guān)的最明顯的形態(tài)學(xué)變化，以及從高齡供體分離的原代真皮成纖維細(xì)胞中在一定程度上重現(xiàn)的形態(tài)學(xué)變化，包括細(xì)胞表面和細(xì)胞體積的增加，以及細(xì)胞形狀和流動(dòng)性的變化（綜述見(jiàn)Hwang等人，2009年）。由于這些特性在很大程度上取決于細(xì)胞骨架的功能，因此在真皮成纖維細(xì)胞老化過(guò)程中，細(xì)胞骨架會(huì)發(fā)生改變。與年輕捐贈(zèng)者相比，老年捐贈(zèng)者的真皮成纖維細(xì)胞可塑性和流動(dòng)性較差（Schulze等人，2012年）。有人認(rèn)為，這些改變是由于波形蛋白表達(dá)增加引起的中間絲結(jié)構(gòu)變化所致。在體外復(fù)制老化的真皮成纖維細(xì)胞中觀察到波形蛋白的上調(diào)（Nishio和Inoue，2005）。相反，加強(qiáng)波形蛋白的過(guò)度表達(dá)誘導(dǎo)了一種類(lèi)似衰老的表型（Nishio等人，2001年）。與正常成纖維細(xì)胞相比，在HGPS成纖維細(xì)胞中差異表達(dá)的30種蛋白質(zhì)中，波形蛋白也是最顯著的（Wang等人，2012）。然而，在從老年人供體分離的原代真皮成纖維細(xì)胞中未檢測(cè)到波形蛋白的類(lèi)似增加（Boraldi等人，2003a）。還應(yīng)注意的是，波形蛋白極易受到脂質(zhì)過(guò)氧化、糖氧化和非酶糖基化修飾（Baraibar and Friguet，2012）。在老年供體的原代真皮成纖維細(xì)胞中觀察到波形蛋白在正常水平表達(dá)的糖基化增加，并與細(xì)胞收縮能力的喪失有關(guān)（Kueper等人，2007年）。衰老過(guò)程中另一個(gè)相關(guān)的細(xì)胞骨架靶分子似乎是肌動(dòng)蛋白。真皮成纖維細(xì)胞的肌動(dòng)蛋白含量似乎在復(fù)制性衰老過(guò)程中沒(méi)有變化（Sprenger等人，2010年），或者在老年和年輕供體的原代細(xì)胞之間沒(méi)有差異（Boraldi等人，2003a），然而，有報(bào)道稱(chēng)，肌動(dòng)蛋白絲的狀態(tài)在人類(lèi)成纖維細(xì)胞的復(fù)制衰老和原位老化過(guò)程中發(fā)生變化。然而，現(xiàn)有的研究得出了相互矛盾的結(jié)果，目前尚不清楚老化過(guò)程中肌動(dòng)蛋白絲是變厚還是變薄，還是只是在細(xì)胞內(nèi)重新分布（Hwang等人，2009年對(duì)此進(jìn)行了綜述）。更相關(guān)的似乎是肌動(dòng)蛋白動(dòng)力學(xué)的年齡相關(guān)變化，導(dǎo)致解聚球狀（G-）肌動(dòng)蛋白的核含量增加，以及衰老成纖維細(xì)胞（Kwak等人，2004年）和老年人原代成纖維細(xì)胞中肌動(dòng)蛋白解聚因子共絲蛋白（cofilin）的表達(dá)或激活增加（Boraldi等人，2003年a；Chen等人，2006年）。G-肌動(dòng)蛋白的核含量改變可能在與年齡相關(guān)的應(yīng)激抵抗力下降相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄改變中起到因果作用（Vartiainen，2008）。順便說(shuō)一句，肌動(dòng)蛋白解聚因子共絲蛋白（cofilin）在皮膚中被紫外線(xiàn)激活，這可能提供了核G-肌動(dòng)蛋白的年齡相關(guān)變化與暴露在陽(yáng)光下促進(jìn)的外源性皮膚老化之間的機(jī)械聯(lián)系（Hensbergen et al.，2005）2.10 對(duì)外部壓力的適應(yīng)/不適應(yīng) 各種有害應(yīng)激源的亞毒性劑量延長(zhǎng)了線(xiàn)蟲(chóng)的壽命（Cypser等人，2006年；Johnson等人，2002年），并被認(rèn)為對(duì)人類(lèi)的衰老和疾病具有有益的影響（Calabrese等人，2011年；Martins等人，2011年；Wu等人，2008年）。此外，亞致死水平的核或線(xiàn)粒體功能障礙以雙峰方式調(diào)節(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的衰老和壽命。高水平的轉(zhuǎn)錄阻斷DNA損傷可縮短衰老時(shí)間/加速衰老，而低水平的轉(zhuǎn)錄阻斷DNA損傷可通過(guò)生長(zhǎng)遲緩和IGF信號(hào)減少的機(jī)制延長(zhǎng)壽命/延緩衰老（Garinis等人，2009年）。在各種核編碼線(xiàn)粒體蛋白的表達(dá)減少后，觀察到類(lèi)似的雙峰適應(yīng)性延長(zhǎng)/不適應(yīng)壽命縮寫(xiě)，這些蛋白在維持線(xiàn)粒體ETC中起著關(guān)鍵作用（Rea等人，2007年；Ventura等人，2005年；Ventura和Rea，2007年）。這些觀察結(jié)果產(chǎn)生了有絲分裂興奮的概念（Tapia，2006年；Ventura等人，2006年），該概念后來(lái)被擴(kuò)展（Ristow和Schmeiser，2011年；Ristow和Zarse，2010年），以規(guī)定包括卡路里限制在內(nèi)的幾種促進(jìn)長(zhǎng)壽的干預(yù)措施，體育鍛煉和線(xiàn)粒體功能的輕度抑制集中于線(xiàn)粒體耗氧量的適應(yīng)性激活，從而促進(jìn)活性氧的形成，從而誘導(dǎo)下游效應(yīng)，最終誘導(dǎo)內(nèi)源性防御機(jī)制，最終增加應(yīng)激抵抗力和壽命。在秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)中，響應(yīng)細(xì)胞呼吸功能障礙的適應(yīng)性壽命延長(zhǎng)取決于p53同系物cep-1（Torgovnick等人，2010年；Ventura等人，2009年）。此外，它涉及在凋亡和自噬（beclin和p53）中發(fā)揮作用的基因，包括減少脂質(zhì)儲(chǔ)存和增加自噬（Schiavi等人，2013年）。這些觀察結(jié)果符合酵母衍生的概念，即自噬通過(guò)去除有缺陷的線(xiàn)粒體來(lái)對(duì)抗衰老（Brink et al.，2009）。最近，有研究表明，通過(guò)HSP-70介導(dǎo)的保護(hù)途徑，溫和加熱預(yù)處理可以抑制紫外線(xiàn)誘導(dǎo)的皮膚老化的一些表型特征（Matsuda et al.，2013），這表明HSP-70介導(dǎo)的適應(yīng)/不適應(yīng)可能在外源性皮膚老化中發(fā)揮普遍而關(guān)鍵的作用，并可能提供干預(yù)目標(biāo)（Haarmann-Stemmann等人，2013）。這些效應(yīng)是否與絲裂原刺激下游自噬的激活有關(guān)，如秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)所示，尚待研究（Schiavi等人，2013年）。2.11 晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)中斷，NAD+和sirtuin活性降低 成纖維細(xì)胞由一個(gè)分子晝夜節(jié)律振蕩器組成，該振蕩器賦予大量基因晝夜節(jié)律性表達(dá)（Menger等人，2007年）。皮膚和其他外周器官的局部時(shí)鐘系統(tǒng)一般由視交叉上核中的光敏主起搏器控制（Honma et al.，2012），此外還接收來(lái)自各種外部因素和細(xì)胞反應(yīng)系統(tǒng)的輸入，包括氧化還原狀態(tài)（例如通過(guò)SIRT1和NAD+/NADH傳感）（Asher等人，2008年、2010年；Chang和Guarente，2013年；Nakahata等人，2008年、2009年；Peek等人，2013年；Ramsey等人，2009年）、能量水平（例如通過(guò)AMPK）（Lamia等人，2009年）、DNA損傷（Oklejewicz等人，2008年）和細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)系統(tǒng)（例如通過(guò)熱休克因子）（Buhr等人，2010年；Reinke等人，2008年；Saini等人，2012年）。在真皮成纖維細(xì)胞的衰老過(guò)程中，各種途徑都有晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)。這些包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（Gaddameedhi等人，2011年）、自噬（Ma等人，2011年）、蛋白酶體亞單位和AHR通路成分的表達(dá)（Menger等人，2007年）以及抗氧化防御系統(tǒng)（Wilking等人，2013年）。晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)的遺傳或環(huán)境干擾會(huì)誘發(fā)多種疾病，這些疾病也會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)而增加（Kondratova和Kondratov，2012）。此外，特定時(shí)鐘基因缺陷的小鼠模型壽命縮短，并表現(xiàn)出器官加速老化的特征（Fu等人，2002年；Kondratov和Antoch，2007年；Kondratov等人，2006年；van der Horst等人，1999年）。在人類(lèi)中，晝夜節(jié)律的破壞與代謝和心血管功能障礙的早期發(fā)病有關(guān)（Maury等人，2010年；Rajaratnam和Arendt，2001年）。在這種情況下，特別令人感興趣的是晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)和SIRT1之間的聯(lián)系，SIRT1作為一種保守的、對(duì)能量敏感的抗衰老蛋白質(zhì)，通過(guò)包括組蛋白脫乙?；{(diào)節(jié)基因表達(dá)在內(nèi)的許多途徑介導(dǎo)熱量限制的有益作用（Guarente，2013）（Satoh等人，2013年），自噬蛋白刺激的直接作用（Morselli等人，2010年，2011年），線(xiàn)粒體功能障礙的逆性絲裂原生物反應(yīng)的適應(yīng)（Gomes等人，2013年），以及通過(guò)與煙酰胺甲基化相關(guān)的活性氧生成誘導(dǎo)激素反應(yīng)（Schmeiser等人，2013年）。在核心時(shí)鐘機(jī)制中，SIRT1直接調(diào)節(jié)主要晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)器PER2的穩(wěn)定性（Asher等人，2008年，2010年）以及BMAL1和染色質(zhì)在晝夜節(jié)律啟動(dòng)子上的活動(dòng)狀態(tài)（Nakahata等人，2008年）。最近，有研究表明，SIRT1也參與了與衰老相關(guān)的視交叉上核時(shí)鐘功能的下降，這是由老齡動(dòng)物中SIRT1和NAD+水平降低介導(dǎo)的（Chang和Guarente，2013）。另一方面，許多促進(jìn)外在衰老的壓力都會(huì)受到晝夜動(dòng)力學(xué)和壓力的影響似乎可以想象，充足的細(xì)胞反應(yīng)系統(tǒng)需要與應(yīng)激源的日間發(fā)生率相協(xié)調(diào)。沿著這些思路，已經(jīng)證明線(xiàn)粒體功能和自噬的應(yīng)激適應(yīng)受骨骼肌中時(shí)鐘基因Rev-Erbα的調(diào)節(jié)（Woldt等人，2013），自噬通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子C/EBPβ在肝臟中通過(guò)晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)與食物攝入相協(xié)調(diào)（Ma等人，2012年，2011年）。總之，這些考慮表明（i）真皮成纖維細(xì)胞對(duì)外源性衰老的敏感性可能取決于其在晝夜節(jié)律周期中的位置，（ii）調(diào)節(jié)衰老的noxae可能通過(guò)其輸入分子時(shí)鐘作用于真皮成纖維細(xì)胞，例如通過(guò)SIRT1，（iii）這種調(diào)節(jié)可能隨著年齡的增長(zhǎng)而惡化，導(dǎo)致與年齡相關(guān)的抗應(yīng)激能力下降。然而，到目前為止，還沒(méi)有數(shù)據(jù)表明真皮成纖維細(xì)胞中存在這種聯(lián)系。2.12 基因表達(dá)網(wǎng)絡(luò)的全基因組改變 與年齡相關(guān)的與電子傳遞鏈活動(dòng)和線(xiàn)粒體功能相關(guān)的基因下調(diào)目前被認(rèn)為是衰老的常見(jiàn)特征，因?yàn)樵谌祟?lèi)骨骼肌、腎臟、皮膚和大腦中也觀察到了這種現(xiàn)象（Glass等人，2013年；Rodwell等人，2004年；Zahn等人，2006年），以及小鼠的相應(yīng)器官（Zahn等人，2007年）和昆蟲(chóng)（Zahn等人，2006年）。相比之下，與ECM維持、細(xì)胞進(jìn)展和前mRNA處理相關(guān)的基因僅在人類(lèi)肌肉和腎臟中表現(xiàn)出與年齡相關(guān)的上調(diào)（Zahn等人，2006），而在人類(lèi)血液淋巴細(xì)胞中，與前mRNA處理和mRNA質(zhì)量控制相關(guān)的基因的年齡相關(guān)上調(diào)似乎是最顯著的年齡相關(guān)改變（Harries et al.，2011）?？傊@些觀察結(jié)果支持了一個(gè)模型，在該模型中，線(xiàn)粒體功能障礙和能量代謝受損是衰老細(xì)胞的共同特征，而大多數(shù)其他與衰老相關(guān)的系統(tǒng)轉(zhuǎn)錄組變化與對(duì)該條件的適應(yīng)一致，這可能在不同的器官和細(xì)胞類(lèi)型中遵循不同的策略。在全人類(lèi)皮膚活檢組織勻漿的基因篩查中（來(lái)自防曬部位/區(qū)域的表皮+真皮），唯一顯示年齡相關(guān)變化且與性別無(wú)關(guān)的基因網(wǎng)絡(luò)是無(wú)翅/int1（WNT）通路（Makrantonaki et al.，2012）。另一個(gè)看似矛盾的是，對(duì)年輕人和老年人的包皮成纖維細(xì)胞進(jìn)行的基因篩查顯示，共有105個(gè)基因以衰老相關(guān)的方式改變其表達(dá)1.7倍以上（43個(gè)下調(diào)，62個(gè)上調(diào)），并參與多種細(xì)胞過(guò)程，包括細(xì)胞周期控制、細(xì)胞骨架變化、炎癥反應(yīng)、信號(hào)和代謝（Lener等人，2006年）。令人費(fèi)解的是，在人類(lèi)皮膚中表現(xiàn)出衰老相關(guān)表達(dá)變化的基因網(wǎng)絡(luò)與人類(lèi)骨骼肌、腎臟、，大腦（Glass et al.，2013；Rodwell et al.，2004；Zahn et al.，2006）或血液淋巴細(xì)胞（Harries et al.，2011），也不具有已知或被認(rèn)為與人類(lèi)真皮成纖維細(xì)胞及其控制的真皮基質(zhì)的衰老表型有關(guān)的機(jī)制。例如，與ETC功能、有絲分裂發(fā)生、逆行應(yīng)激反應(yīng)、AHR信號(hào)、細(xì)胞外基質(zhì)、DNA重組、DNA修復(fù)或DNA損傷反應(yīng)相關(guān)的基因沒(méi)有重疊。這種差異可能是因?yàn)樵趦身?xiàng)現(xiàn)有研究（Lener等人，2006年）中的一項(xiàng)中分析的包皮成纖維細(xì)胞與真皮成纖維細(xì)胞經(jīng)歷了不同的老化過(guò)程，而在另一項(xiàng)研究（Makrantonaki et al.，2012）中分析的整個(gè)皮膚活檢中觀察到的差異可能與皮膚成纖維細(xì)胞以外的皮膚細(xì)胞類(lèi)型有關(guān)，例如表皮角質(zhì)形成細(xì)胞，其在完整皮膚中的數(shù)量顯著超過(guò)皮膚成纖維細(xì)胞。最后，還可以想象，真皮成纖維細(xì)胞的老化在很大程度上是由于轉(zhuǎn)錄后/翻譯過(guò)程，例如許多器官中與衰老相關(guān)的自噬減少（Morselliet al.，2011）。2.12.2 micro-RNA表達(dá)的改變越來(lái)越多的證據(jù)表明，miR是重要的調(diào)節(jié)分子，與衰老的多效性現(xiàn)象密切相關(guān)。在多種模式生物中進(jìn)行的全基因組研究表明，一些miR在衰老過(guò)程中差異表達(dá)，并調(diào)節(jié)與衰老相關(guān)的基因表達(dá)變化（Inukai和Slack，2013）。至少發(fā)現(xiàn)了四種不同的miR調(diào)節(jié)途徑與人類(lèi)成纖維細(xì)胞衰老相關(guān)：發(fā)現(xiàn)了一個(gè)由15個(gè)p53/E2F1抑制的miR家族，當(dāng)其在人類(lèi)胚胎成纖維細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)時(shí)，可以沉默抗增殖基因并延遲復(fù)制衰老（Brosh et al.，2008）。從miR 17–92簇中鑒定出一組常見(jiàn)的四個(gè)miR，它們抑制p21，并在體外經(jīng)歷復(fù)制性衰老的人皮膚成纖維細(xì)胞以及從老年供體建立的人包皮成纖維細(xì)胞中下調(diào)（Hackl等人，2010）。另外兩項(xiàng)研究進(jìn)一步探討了miR在培養(yǎng)誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞衰老中的潛在作用。一項(xiàng)研究表明，在涉及53/p21WAF1和P16INK4A/pRb通路的培養(yǎng)的人二倍體成纖維細(xì)胞中，UVB誘導(dǎo)的衰老伴隨著五種miR的顯著調(diào)節(jié)。其中一個(gè)（miR-101）特異性靶向組蛋白賴(lài)氨酸N-甲基轉(zhuǎn)移酶EzH2。miR-101的過(guò)度表達(dá)和EzH2的實(shí)驗(yàn)性下調(diào)均誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞衰老，而miR-101的實(shí)驗(yàn)性下調(diào)未能抑制UVB誘導(dǎo)的衰老，表明存在冗余機(jī)制（Greussinget al.，2013）。另一項(xiàng)研究表明，培養(yǎng)的人二倍體成纖維細(xì)胞的復(fù)制性衰老伴隨著miR-152和miR-181a的上調(diào)。這兩種miR的過(guò)度表達(dá)足以誘導(dǎo)衰老。有趣的是，受miR-152和miR-181a調(diào)控的直接靶點(diǎn)包括基因Itga5和Col16a1，它們?cè)诩?xì)胞粘附和細(xì)胞外基質(zhì)組成中發(fā)揮作用（Mancini等人，2012年）。總之，至少有四種不同的miR調(diào)節(jié)途徑似乎與紫外線(xiàn)輻射或體外復(fù)制應(yīng)激誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞衰老有關(guān)。其中至少一個(gè)（即miR 17–92簇）似乎也與體內(nèi)老化的人類(lèi)包皮成纖維細(xì)胞的細(xì)胞衰老有關(guān)。然而，在人體真皮成纖維細(xì)胞的體內(nèi)老化過(guò)程中，這些miR-途徑中的哪一條也受到調(diào)節(jié)，仍有待確定。來(lái)自?xún)蓚€(gè)個(gè)體（4歲和9歲健康男性）的人類(lèi)包皮真皮成纖維細(xì)胞的細(xì)胞蛋白質(zhì)組中，約22%在培養(yǎng)中經(jīng)歷了復(fù)制性衰老，其變化超過(guò)1.5倍，這主要是由于與轉(zhuǎn)錄和RNA代謝過(guò)程相關(guān)的蛋白質(zhì)適度下調(diào)，以及溶酶體蛋白質(zhì)顯著上調(diào)（Sprenger等人，2010年）。后一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)與舊的顯微鏡研究一致，該研究表明，在體外經(jīng)歷復(fù)制性老化的成纖維細(xì)胞中溶酶體增加（Hwang等人，2009年）。對(duì)從不同年齡的幾個(gè)供體的防曬皮膚區(qū)域分離出的初級(jí)真皮成纖維細(xì)胞的細(xì)胞蛋白質(zhì)組進(jìn)行的2D電泳研究已確定，在體內(nèi)老化期間，共有38種蛋白質(zhì)受到差異調(diào)節(jié)（>3倍變化）。差異調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)組包括參與蛋白質(zhì)降解或修復(fù)的蛋白質(zhì)（主要是泛素-蛋白酶體系統(tǒng)的組成部分）、參與應(yīng)激反應(yīng)和抗氧化防御的蛋白質(zhì)（熱休克蛋白、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶P），以及細(xì)胞骨架成分和調(diào)節(jié)因子（Boraldi等人，2003a）。因此，與體外復(fù)制性衰老和體內(nèi)外源性人類(lèi)皮膚衰老相關(guān)的真皮成纖維細(xì)胞蛋白質(zhì)組的變化似乎彼此顯著不同。研究還表明，與復(fù)制性衰老相關(guān)的蛋白質(zhì)組學(xué)變化與亞毒性劑量的叔丁基過(guò)氧化氫或乙醇誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞過(guò)早衰老相關(guān)的蛋白質(zhì)組學(xué)變化顯著不同（Dierick et al.，2002）。此外，來(lái)自不同皮膚區(qū)域（包皮、腹部、大腿上部）的成纖維細(xì)胞之間似乎存在表型差異。此外，原代培養(yǎng)的原代人真皮成纖維細(xì)胞分泌復(fù)雜的蛋白質(zhì)混合物（Boraldi等人，2003b；Won等人，2012）。鑒于衰老的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物（Herbig et al.，2006）和人類(lèi)（Ressler et al.，2006）皮膚中衰老的成纖維細(xì)胞的積累，以及細(xì)胞衰老過(guò)程中分泌表型的獲得（Coppe et al.，2010；Quan et al.，2011），預(yù)計(jì)真皮成纖維細(xì)胞的分泌蛋白質(zhì)組在衰老過(guò)程中也會(huì)發(fā)生變化。對(duì)人類(lèi)新生二倍體成纖維細(xì)胞分泌體的篩選鑒定出26種細(xì)胞外蛋白，其在培養(yǎng)基中的豐度與體外復(fù)制衰老的細(xì)胞顯著不同。有趣的是，其中之一是胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白6（IGFBP-6）。IGFBP-6在復(fù)制性衰老時(shí)下調(diào)，可能通過(guò)負(fù)1307自分泌反饋回路參與支持衰老狀態(tài)，因?yàn)镮GFBP-6過(guò)度表達(dá)增加了1308個(gè)復(fù)制壽命，而實(shí)驗(yàn)性下調(diào)導(dǎo)致1309個(gè)過(guò)早衰老（Micutkova等人，2011）。然而，尚未對(duì)1310進(jìn)行系統(tǒng)研究，是否在從老年人身上提取的1312真皮成纖維細(xì)胞中也可檢測(cè)到蛋白質(zhì)組的類(lèi)似改變1311。概要、結(jié)論和開(kāi)放性問(wèn)題 真皮成纖維細(xì)胞是一種長(zhǎng)壽命的、主要為非增殖性的細(xì)胞，它受到許多已知或被認(rèn)為會(huì)促進(jìn)外源性皮膚衰老的外源性影響。據(jù)推測(cè)，真皮成纖維細(xì)胞整合了這種外源性衰老促進(jìn)劑的慢性效應(yīng)，因此可能為外源性衰老過(guò)程的個(gè)體狀態(tài)提供一個(gè)指示系統(tǒng)。表1在第1欄中列出了人類(lèi)和其他物種的細(xì)胞和組織中常見(jiàn)的主要年齡相關(guān)表型變化?？偨Y(jié)一下，到目前為止，在體內(nèi)經(jīng)歷自發(fā)老化過(guò)程（第3列和第4列）或在培養(yǎng)中受到光化或氧化應(yīng)激或連續(xù)復(fù)制誘導(dǎo)的老化過(guò)程（第2列）的人真皮成纖維細(xì)胞中也觀察到了這些變化中的哪一個(gè)。表2總結(jié)了關(guān)于九個(gè)普遍存在的老齡化特征的系統(tǒng)評(píng)估（LopezOtin等人，2013年）。從這些匯編中可以清楚地看出，在培養(yǎng)中老化的真皮成纖維細(xì)胞表現(xiàn)出普遍存在的老化特征（基因組不穩(wěn)定、端粒磨損、表觀遺傳學(xué)改變、線(xiàn)粒體功能失調(diào)、細(xì)胞衰老、細(xì)胞間通訊改變和蛋白失穩(wěn)），而其余的這些特征不適用于培養(yǎng)情況（干細(xì)胞衰竭）或尚未被調(diào)查（營(yíng)養(yǎng)感應(yīng)/氧化還原失衡解除管制）。然而，在培養(yǎng)中老化的真皮成纖維細(xì)胞的一些已確定的表型特征尚未在原位老化的成纖維細(xì)胞中進(jìn)行研究，或者在現(xiàn)有的皮膚活檢或來(lái)自老年供體的原代真皮成纖維細(xì)胞研究中未檢測(cè)到或僅部分檢測(cè)到。因此，已確定的成纖維細(xì)胞原位老化特征列表要短得多，僅包括持續(xù)的端粒損傷、表觀遺傳改變、細(xì)胞外蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)喪失、氧化應(yīng)激增加和應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞衰老。目前尚不清楚線(xiàn)粒體功能障礙、基因組不穩(wěn)定性和細(xì)胞間通訊的改變是否也起作用，而且干細(xì)胞衰竭和端?？s短似乎不太可能參與真皮成纖維細(xì)胞的原位衰老過(guò)程。鑒于這些差異，必須懷疑的是，培養(yǎng)中誘導(dǎo)的真皮成纖維細(xì)胞細(xì)胞衰老的完整表型是真皮成纖維細(xì)胞原位外源性衰老過(guò)程的有效模型。然而由于以下原因，這個(gè)結(jié)論應(yīng)該被全盤(pán)否定：（i）與體外復(fù)制或應(yīng)激誘導(dǎo)衰老明顯相關(guān)的幾個(gè)特征尚未在現(xiàn)有的皮膚活檢或來(lái)自老年供體的原代成纖維細(xì)胞研究中得到解決（例如，分泌表型，或有絲分裂生物發(fā)生的改變，或DNA疤痕的發(fā)生）。（ii）已知在其他類(lèi)似細(xì)胞類(lèi)型和器官的外源性衰老過(guò)程中起作用的許多細(xì)胞功能障礙，例如自噬下降、NAD+水平和sirtuin活性降低、晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)可能中斷，或線(xiàn)粒體融合/分裂平衡的改變尚未在衰老的真皮成纖維細(xì)胞中進(jìn)行研究。（iii）體外或體內(nèi)與真皮成纖維細(xì)胞衰老過(guò)程明顯相關(guān)的幾個(gè)特征，如細(xì)胞可塑性、細(xì)胞骨架功能和前mRNA處理的改變，尚未被認(rèn)為是普遍存在的衰老特征。（iv）目前尚不完全清楚紫外線(xiàn)誘導(dǎo)的細(xì)胞功能改變與原位外源性衰老過(guò)程中發(fā)生的改變之間的關(guān)系，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)從老年人身上提取的真皮成纖維細(xì)胞的體外研究中，缺乏基于細(xì)胞提取部位的內(nèi)源性衰老和外源性衰老之間的明確區(qū)分。同樣，來(lái)自真皮以外的組織室（如包皮或肺）的原代成纖維細(xì)胞似乎表現(xiàn)出與真皮成纖維細(xì)胞明顯不同的衰老表型。因此，此類(lèi)數(shù)據(jù)應(yīng)排除在概要解釋之外。鑒于這些眾多限制，表2中提供的真皮成纖維細(xì)胞原位老化的既定特征短名單是否完整，這一點(diǎn)值得懷疑。盡管皮膚成纖維細(xì)胞在50多年來(lái)一直是衰老研究的首選模型，但我們對(duì)這種細(xì)胞在其生理組織環(huán)境中的衰老過(guò)程的認(rèn)識(shí)仍有很大差距。表1 在皮膚成纖維細(xì)胞中獲得的通常與衰老相關(guān)的表型變化的證據(jù)
| 體外衰老的證據(jù) | 老年人體外原代細(xì)胞的證據(jù) | 老年人/靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物體內(nèi)真皮的證據(jù) | 持續(xù)的DNA損傷核基因組不穩(wěn)定 | 53BP1/γH2AX病灶 | Sa（Fumagalli等人，2012年） | HGPSB（Richards等人，2011年） | （Herbig等人，2006年；Jeyapalan）等人，2007年） | 染色體不穩(wěn)定性，非整倍體/多倍體 | Rc（Ohshima，2012；Suzuki等人，2002）， S（Popescu等人，1986年） | NDd | ND | 轉(zhuǎn)座子激活 | R（De Cecco等人，2013年） | ND | ND | DNA修復(fù)能力下降 | R（Seluanov等人，2004年） | （Takahashi等，2005） | ND | DNA氧化損傷 | NEE（Moller等人，2010年） | NE（Moller等人，2010年） | NE（Moller等人，2010年） | 端?？s短 | R（Harley等人，1990年） | NE（Krunic等人，2009年；Maier等人，2007年） | ND | 端粒DNA損傷 | S（Fumagalli等人，2012年） | ND | （赫比格等人，2006年） | 改變前體mRNA處理 | 層粘連蛋白A（Progerin）的錯(cuò)誤拼接 | （R，S）（曹等人，2011年； Takeuchi和Runger，2013年） | （斯卡菲迪和米斯特利，2006年） | （McClintock等人，2007年） | 其他轉(zhuǎn)錄本的剪接改變 | （R，S）（Magnuson等人，1991年） | ND | ND | 剪接基因調(diào)控的改變 | R（Hardy等人，2005年） | ND | ND | 細(xì)胞衰老 | SAβGal | R（Dimri等人，1995年） | ND | （Dimri等人，1995年） | p16INK4A | R（d'Adda di Fagagna等人，2003年），Of（Serrano等人，1997年） | ND | （Ressler等人，2006年） （Herbig等人，2006年；Jeyapalan （Waaijer等人，2012年） | p21 | R（Herbig等人，2004年）S（Passos等人，2010年） | ND | ND | SASP | R、 S（Coppe等人，2010年） | （Quan等，2011） | ND | SAHF | R（Narita等人，2003年） | ND | NE（Kreiling等人，2011年） | HP1β，mH2A（擴(kuò)散） | R（Kreiling等人，2011年） | ND | （Kreiling等人，2011年） | 53BP1/γH2AX病灶 | S（Fumagalli等人，2012年） | HGPS（Richards等人，2011年） | （赫比格等人，2006年） | DNA-SCARS | R、 S（Rodier等人，2011年） | ND | ND | 表觀遺傳改變 | 組蛋白修飾 | R（De Cecco等人，2013年） | ND | （Kreiling等人，2011年） | DNA甲基化 | ND | （Horvath，2013；Koch等人，2013） | （Gronniger等人，2010年） | 蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)紊亂 | 伴侶功能障礙 | ND | ND | ND | 蛋白酶體活性下降 | R、S（Bulteau等人，2007年；Catalgol等人，2009年） | NE（Koziel等人，2011年） | ND | 自噬減少 | ND | ND | ND | 基質(zhì)金屬蛋白酶分泌增加 | S（Fisher等人，1996年） | ND | （Brennan等人，2003年） | ECM蛋白聚糖重塑 | ND | ND | （Knott等人，2009年；Koshiishi等人，1999年；Rock等人，2012年） | 細(xì)胞間通訊改變 | EGF不敏感 | R（Park等人，2002年、2001年；Shiraha等人，2000年；Tran等人，2003年） | ND | ND | 增加AHR輸入 | S（Ono等人，2013年） | ND | ND | 細(xì)胞可塑性和細(xì)胞骨架的改變 | 細(xì)胞可塑性降低 | ND | （Schulze等人，2012年） | ND | 波形蛋白上調(diào) | R（Nishio和Inoue，2005） | NE（Boraldi等人，2003a） | ND | 波形蛋白糖基化增強(qiáng) | ND | （Kueper等人，2007年） | ND | G-肌動(dòng)蛋白和絲切蛋白的核含量增加 | R（Kwak等人，2004年） | （Boraldi等人，2003年a；Chen等人，2006年） | ND | 晝夜節(jié)律失調(diào) | ND | ND | ND | 氧化還原失衡 | NAD+/Sirtuins降低 | ND | ND | ND | 提高活性氧水平 | ND | （Koziel等人，2011年） | ND | 抗氧化劑減少 | ND | ND | （Rhie等人，2001a、2001b） | 線(xiàn)粒體功能障礙 | 氧磷解偶聯(lián) | R（Hutter等人，2004年） | （Greco等人，2003年） |
| 呼吸速率增加 |
| （Greco等人，2003年） NE（Koziel等人，2011年） |
| 線(xiàn)粒體DNA突變 | S（Krutmann和Schroeder，2009年） | gKS（克魯特曼和施羅德，2009年） | hSES（克魯特曼和施羅德，2009年） | 增加有絲分裂生物發(fā)生 | R（Goldstein等人，1984年；Hayflick，1980年；Lee等人，2002b） | ND | ND | 改變的融合/分裂均一病毒 | ND | ND | ND | 基因表達(dá)改變 | mRNA | ND | （Lener等人，2006年） | ND | miR | R（布羅什等人，2008年；哈克爾等人，2010年；曼奇尼等人，2012年）， S（Greussing等人，2013年） | （Hackl等人，2010年） | ND |
aS =應(yīng)激誘導(dǎo)的培養(yǎng)衰老；b HGPs =僅在哈欽森-吉爾福德-早老綜合征中觀察到；c R =培養(yǎng)中的復(fù)制性衰老；d ND =沒(méi)有可用的數(shù)據(jù)；e NE =負(fù)面證據(jù)；f O =癌基因在培養(yǎng)中誘導(dǎo)衰老；g KS =在卡恩斯-塞爾綜合征中觀察到；h SES =在暴露在陽(yáng)光下的皮膚上觀察到表2 在培養(yǎng)或皮膚中老化的成纖維細(xì)胞中普遍存在的衰老特征 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 解除對(duì)養(yǎng)分感應(yīng)的管制 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 胰島素/胰島素樣生長(zhǎng)因子信號(hào)改變 | | |
a根據(jù)Lopez Otin等人（2013年）的說(shuō)法原文鏈接： https:///10.1016/j.mad.2014.03.004
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