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藏红花素恢复皮肤成纤维细胞增殖和胶原合成能力,起到抗光老化作

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   藏红花素对光老化皮肤成纤维细胞的影响

  【作者机构】 上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科;上海市组织工程重点实验室;上海星河湾双语学校
  【来    源】 《组织工程与重建外科杂志》 2017年第2期 P77-81页
 
  皮肤光老化(Photoaging)是由于皮肤长期受到日光照射所引起的损害,表现为皮肤粗糙、增厚、深而粗的皱纹,局部有过度的色素沉着或毛细血管扩张等,其病理机制主要包括紫外线抑制皮肤成纤维细胞增殖和胶原分泌,促进基质金属蛋白酶合成而导致胶原降解等。改善皮肤光老化的方法有很多,包括药物治疗、外科治疗、注射性治疗等,其中 抗衰老化妆品的应用较为普及。
 
  藏红花(番红花,Crocus sativus L.),是一种鸢尾科番红花属的多年生花卉,含胡萝卜素类化合物,主要成分为藏红花素(Crocin)和藏红花酸(Crocitin)。藏红花具有调节免疫、抗肿瘤、抗衰老和美容 养颜的功效,其作用机理的亚久主要集中于藏红花素,重点在免疫调节、抗肿瘤等方面,而在抗皮肤衰老方面缺乏相关研究。基于光老化过程中的病理变化,研究藏红花素对皮肤成纤维细胞的影响,有望从细胞水平阐明藏红花素抗皮肤光老化的作用与机理,为推广应用提供理论依据。
 
  为了明确单纯藏红花素对细胞是否有毒副作用,首先对培养至第3或4代的皮肤成纤维细胞予以不同浓度藏红花素(0、50、100、200 μM)处理。孵育72 h后,CCK-8试剂盒检测细胞增殖情况。结果显示,低浓度(50、100 μM)藏红花素对成纤维细胞增殖无显著影响,而高浓度(200 μM)藏红花素可显著促进成纤维细胞增殖,提示藏红花素对成纤维细胞无毒副作用。
 
  为了探索合适的照射剂量,给予第3代皮肤成纤维细胞不同剂量的UVB照射(25、50、100 mJ/cm2),72 h后应用CCK-8试剂盒检测细胞增殖。结果显示,UVB照射能抑制成纤维细胞增殖,抑制作用与照射剂量呈量效依赖关系,根据抑制作用程度,选择100 mJ/cm2作为光老化模型的照射剂量。
 
  不同浓度藏红花素(0、12.5、25、50、100 μM)预处理皮肤成纤维细胞24 h,UVB(100 mJ/cm2)照射后即刻检测细胞内ROS,与不照光的对照组相比,UVB照射显著增加细胞内ROS含量,而抗氧化剂维生素C可抑制ROS的产生,藏红花素同样也能抑制ROS的产生。
 
  细胞周期分析显示,紫外线照射后G0/G1期细胞数量减少,G2/M期细胞显著增加,而维生素C和藏红花素处理都能恢复细胞周期,使之与正常细胞周期接近
 
  细胞增殖检测显示,紫外线照射后出现细胞增殖抑制,而维生素C和藏红花素都能抵抗紫外线的抑制作用,恢复细胞增殖。
 
  RT-PCR分析显示,细胞Ⅰ型胶原的表达在紫外线照射后显著降低,而维生素C和藏红花素处理均能恢复细胞Ⅰ型胶原的表达。
 
  皮肤光老化常见于长期户外工作的人群,其外观表现与自然老化的皮肤明显不同。自然老化通常表现为皮肤变薄、松弛,而光老化皮肤表现为皮肤粗糙、增厚、深而粗的皱纹,局部有过度的色素沉着或毛细血管扩张等。文献报道一名从事货运25年的卡车司机,其左半侧脸因受长期光照,呈现出光老化的皮肤改变,而右半侧表现为皮肤自然老化的特征,显示了光老化的累积效应。皮肤光老化的病理机制研究认为,紫外线对皮肤上皮细胞和成纤维细胞产生损伤,抑制细胞增殖和胶原的分泌,诱导基质金属蛋白酶合成的增加,进而促进胶原的降解。紫外线照射可使细胞内的ROS增加,影响细胞活力和功能,还可引起DNA突变,导致细胞凋亡或细胞周期阻滞。
 
  皮肤光老化的预防主要在于减少紫外线辐射,和涂抹防?鹚?龋?杂谝丫?茏贤夥?涞钠し簦?梢圆捎帽;ば缘拿婺ば薷吹确椒ā4铀鹕嘶?品治觯?哂锌?OS产生的化合物,理论上可以起到修复的作用,除了常见的还原剂(如维生素C)以外,一些植物及中药提取物也被广泛应用,例如芦荟、藏红花等。藏红花是传统中药材,具有调节免疫、抗肿瘤、抗衰老和美容养颜的功效。研究表明,藏红花素具有抗氧化作用,能保护氧化应激引起的心肌细胞、肾上皮细胞和角膜上皮细胞损伤等。因此,我们推测其可以对抗光老化过程中,细胞内异常增高的ROS,进而修复损伤的细胞。
 
  本研究首先分析了藏红花素对皮肤成纤维细胞的毒副作用,我们检测了50、100、200 μM藏红花素对成纤维细胞增殖的影响,结果显示,低浓度(50、100 μM)藏红花素对成纤维细胞增殖无显著影响,而高浓度(200 μM)藏红花素能促进成纤维细胞增殖,提示藏红花素对成纤维细胞无毒副作用,这与文献报道的相关结果一致。
 
  紫外灯照射是常用的光老化模型,不同剂量的照射可以产生不同的生物学效应,以往研究采用的照射剂量有一定的差别,低剂量照射可以产生细胞老化作用,而大剂量的紫外线照射可以直接引起细胞的坏死和凋亡。为了建立光老化模型,我们探讨了不同的紫外线照射剂量对细胞的影响,合适的照射剂量可引起细胞的损伤,但不会导致细胞的坏死和凋亡,以达到造成细胞老化的目的。本实验中,皮肤成纤维细胞在受到不同剂量紫外线照射后,细胞增殖均有抑制,并呈量效依赖关系,该剂量范围内没有发现细胞坏死和凋亡。因此,实验选择100 mJ/cm2为光老化模型照射剂量。
 
  为了证实藏红花素抗皮肤成纤维细胞光老化的作用,我们对药物及紫外光照处理的细胞进行了多个指标的分析。本实验中,皮肤成纤维细胞在受到紫外线照射后,出现胞内ROS水平升高,细胞周期在G2/M期阻滞,细胞增殖下降,Ⅰ型胶原合成减少,但没有发现细胞坏死和凋亡,符合细胞光老化的特征。阳性对照组维生素C处理,可降低胞内ROS水平,恢复细胞的增殖能力,与文献报道一致[14-15]。本研究发现,藏红花素处理同样具有降低胞内ROS的作用,并能对抗紫外线照射引起的细胞周期阻滞,恢复细胞的增殖能力,这可能与藏红花素降低胞内ROS水平,使得DNA损伤减少有关。提示藏红花素具有抗皮肤成纤维细胞光老化的作用。研究中,我们采用了不同的药物剂量,但没有看到明显的量效依赖关系,说明在现有的损伤程度下,低剂量藏红花素可能已产生饱和的作用。反复多次照射,加大细胞损伤后,藏红花素是否会显示更显著的保护作用,则需要进一步探讨。
 
  以往研究表明,紫外照射引起细胞内ROS增多,可导致一系列信号通路的激活或抑制。比如抑制TGF-β通路,抑制细胞外基质胶原的合成;激活MAPK通路,导致基质金属蛋白酶生成增多,促使胶原蛋白等降解增多。我们推测,藏红花素也是通过降低胞内ROS水平,进而激活或抑制相关信号传导通路,使胶原合成增加,基质金属蛋白酶生成减少,相关信号通路分子的变化正在进一步研究中。
 
  综上所述,本研究证实,藏红花素可通过减少细胞ROS,产生抵抗紫外线照射作用,恢复皮肤成纤维细胞增殖和胶原合成能力,起到抗光老化作用。


 

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