芹菜素通过调控线粒体功能减轻PM2.5诱导的皮肤细胞氧化损伤与凋亡

本研究揭示了天然黄酮类化合物芹菜素（Apigenin）对PM2.5诱导的人永生化角质形成细胞（HaCaT）损伤的保护机制。通过抑制活性氧（ROS）生成、调节线粒体钙离子（Ca2+）稳态、恢复线粒体膜电位（Δψm）及ATP合成，芹菜素显著降低细胞凋亡率，并逆转PM2.5导致的细胞周期G0/G1期阻滞，为环境污染物致皮肤损伤的防治提供新策略。

　　

引言

芹菜素（5,7,4′-三羟基黄酮）作为天然多酚类化合物，广泛存在于芹菜、葡萄柚等植物中，具有抗氧化、抗炎及调节细胞周期等多重药理活性。随着工业化发展，空气污染物PM_2.5（空气动力学直径≤2.5?μm的颗粒物）可通过渗透皮肤屏障诱发氧化应激和线粒体功能障碍，导致皮肤炎症、色素紊乱及衰老。本研究聚焦PM₅对HaCaT细胞的毒性机制及芹菜素的干预作用。

材料与方法

实验采用标准柴油PM_2.5（SRM 1650b）建立损伤模型。通过MTT法评估细胞活力，H₂DCFDA荧光探针检测ROS水平，JC-1染色分析线粒体膜电位，Western blot检测凋亡相关蛋白（Bax/Bcl-2、cleaved caspase-3/9）及细胞周期蛋白（Cyclin D1/E、p21）表达。

结果

3.1 抗氧化效应

10?μM芹菜素可显著清除PM_2.5诱导的ROS（降低28%），电子自旋共振（ESR）证实其对超氧阴离子和羟自由基的清除率分别达35%和42%。

3.2 线粒体功能保护

PM_2.5导致线粒体Ca²⁺超载（升高2.3倍）和ATP合成减少（下降60%），而芹菜素预处理使Ca²⁺水平恢复至对照组1.5倍，ATP产量提升80%。共聚焦显微镜显示，芹菜素将PM_2.5诱导的线粒体膜电位去极化率从28%降至15%。

3.3 抗凋亡作用

Hoechst 33342染色显示，芹菜素使PM_2.5导致的凋亡小体数量减少40%。Western blot分析表明，芹菜素下调促凋亡蛋白Bax和磷酸化p53表达，同时上调抗凋亡蛋白Bcl-2和Mcl-1水平，抑制caspase-9/3级联活化。

3.4 促进细胞增殖

克隆形成实验证实，芹菜素使PM_2.5抑制的细胞集落数增加2.1倍。机制上，芹菜素逆转PM_2.5对细胞周期蛋白的调控，恢复Cyclin D1/Cdk4复合物表达，同时降低p16和p27等周期抑制蛋白水平。

讨论

PM_2.5通过诱导线粒体通透性转换孔（mPTP）持续开放，引发细胞色素c释放和caspase依赖的凋亡通路激活。芹菜素通过双重作用机制——直接清除ROS和间接调节Ca²⁺稳态，阻断这一恶性循环。值得注意的是，其对G₀/G₁期阻滞的改善作用，为皮肤屏障修复提供了细胞再生基础。

结论

该研究阐明芹菜素作为线粒体保护剂，可有效对抗PM_2.5诱导的皮肤细胞损伤，其多靶点作用特性使其在环境性皮肤病防治中具有转化潜力。