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衰老的优势:年龄越大,皮肤伤口愈合越好,越不易留疤

来源:环球科学

衰老,真的百害而无一利吗?对于皮肤损伤来说,衰老可能不是一件坏事。近日,宾夕法尼亚大学医学院的研究人员发现,小鼠和人类皮肤瘢痕形成,与一种被称为基质细胞衍生因子1(stromal cell-derived-factor-1,SDF-1)的物质有关,正是SDF1的表达情况造成了年轻人与老年人瘢痕修复结果的差异,这项研究已于近期发表在著名学术期刊《细胞》(Cell Report)上。

传统观念认为,老年人的组织再生能力相对年轻人弱,愈合慢,这可能与老年人血管硬化,血液供应减少有很大关系。然而,很多皮肤科和外科医生们在临床实践中却观察到,老年人手术伤口痊愈后形成的瘢痕比年轻人更薄,更不易留疤。深入了解这一过程可能会为创伤后瘢痕修复提供新的策略。

首先,让我们来了解一下创伤愈合中的几个重要过程。

受伤后,伤口局部红肿,伤口收缩,大约从第3天开始伤口底部及边缘长出肉芽组织以填平伤口,第5-6天起肉芽组织中的成纤维细胞产生胶原纤维,随胶原纤维增多,肉芽组织机化,大约在伤后一个月瘢痕完全形成,之后是表皮和其他组织再生过程。

调控瘢痕形成的机制

研究人员分别在年轻(1个月大)的野生型(WT)小鼠和老年(18个月大)的野生型(WT)小鼠耳缘,刺穿一个2毫米耳孔。取伤口边缘组织切片对比观察,与年轻小鼠相比,受伤老年小鼠软骨细胞增殖水平提高,aSMA(α-平滑肌肌动蛋白—肌成纤维细胞的一种标志物,参与瘢痕形成)表达水平降低,且有毛囊等正常组织生成,瘢痕减少。

小鼠耳缘伤口愈合情况

以往研究显示,老年动物在接触年轻动物的血液后可显著改善干细胞在许多器官中的作用,包括肌肉,肝脏,脊髓和大脑等。这给了研究人员灵感,他们猜测年轻小鼠血液中可能存在某些循环因子,可促进瘢痕形成,妨碍发生在老年小鼠皮肤组织的再生过程。

果然,研究人员通过异时异种共生(heterochronic Parabiosis)实验发现,接受年轻小鼠血液后的老年小鼠也出现了明显瘢痕!通过对基因表达谱的比较分析,他们锁定了基质衍生细胞因子1(SDF1)这一目标,而衰老正是抑制了受伤部位角质细胞分泌SDF1。在进一步的实验中,研究人员创建了敲除SDF1基因的年轻小鼠模型,SDF1表达缺乏的年轻小鼠同老年小鼠一样,软骨细胞增生,aSMA表达降低,瘢痕形成减少。

年龄增加抑制瘢痕形成

随着年龄增加,一种名为EZH2蛋白转录和翻译水平增加,EZH2能够抑制SDF1表达。用DZNep这种药物阻断老年小鼠EZH2表达,即可诱导SDF1表达,促进瘢痕形成。

实验过程:接下来,研究人员类比了人体皮肤。与预期一致,EZH2基因转录的调节以年龄依赖的方式:年轻人受伤后,SDF1表达程度高,促进瘢痕形成;老年人由于EZH2的抑制作用,SDF1表达程度低,组织再生能力增强。

这项发现揭示了年龄与创伤愈合的相关性及其新机制。虽然这一结果完全颠覆了先前的观念,但研究人员也同样肯定了前期对于衰老和创伤愈合速度的研究工作,即衰老确实减慢了表皮再生的过程,在这项试验中也同样说明了这个问题,年轻小鼠在受伤2周后耳洞修复情况达到最终程度的85%,而老年小鼠仅达到30%。

以上研究结果不仅在小鼠耳朵和背部的表层创伤中得到验证,研究人员也在其它不同系统和细胞类型中进行了相似实验,包括小鼠肺和斑马鱼鳍。虽然,皮肤特异性SDF1缺失显著提升皮肤组织再生能力,基因敲除的小鼠却不能完全闭合损伤的耳洞,这也提示,可能有其他因素也参与到组织再生过程中。

小鼠背部伤口愈合情况

总体来说,年老小鼠皮肤损伤修复虽慢,但愈后情况更佳。至于表皮组织再生和瘢痕修复的关联还有待进一步研究。研究人员基于下一步的实验结果也进行了合理的推测:即使年龄更大的小鼠也可以表现出与18个月大小鼠同样的组织再生能力,瘢痕形成与组织再生可能是协同而非相互排斥的过程。

当前的临床治疗方案对增生性瘢痕和瘢痕疙瘩的效果尚不尽如人意,瘢痕体质的患者SDF1表达水平更高。这项发现提示,SDF1拮抗剂可能在治疗病理性瘢痕中有显著作用。实际上,市面上已有SDF1拮抗剂药物,能够快速有效地动员干细胞,在治疗病毒感染T细胞、抑制肿瘤细胞的增殖与迁移、炎症、类风湿关节炎等方面发挥着重要作用,深入验证这类药物在预防疤痕形成过程中的有效性,将对显著改善组织修复过程起到举足轻重的作用。同时,我们也应当全面理解细胞衰老过程中的利与弊。

别再以为年轻气盛就可以不好好保护你的伤口了,你的修复能力可能还不如老年人。

翻译人:王纯意

本文来自:环球科学
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