健康皮肤中的细菌卟啉：微生物群组分通过“卟啉老化”（Porphyr'ageing）机制影响黑色素生成与年龄相关进程

本研究发现皮肤微生物群产生的卟啉类代谢物（包括Coproporphyrin III和Protoporphyrin IX）能够穿透角质层，通过激活TSPO/PBR受体促进黑色素生成，诱导IL-8和ROS产生，并下调成纤维细胞中COL1A1等细胞外基质相关基因表达。临床研究进一步揭示皮肤卟啉丰度与不可见斑点、褐色斑点和皱纹长度呈显著正相关，首次提出“卟啉老化”（Porphyr'ageing）概念，为皮肤衰老机制提供了微生物-宿主互作新视角。

　　

引言

皮肤老化是内在遗传因素与外在环境因素（主要是紫外线辐射）共同作用的结果。近年来研究发现皮肤微生物群组成随年龄发生变化，其中细菌可能通过代谢产物参与衰老进程。卟啉作为血红素、钴胺素和叶绿素生物合成的中间代谢产物，是健康皮肤细菌代谢组的组成成分。既往研究主要关注其在痤疮中的促炎作用，而本研究首次揭示了这些分子在皮肤衰老启动中的新角色。

材料与方法

研究采用代表皮肤微生物群代谢特征的coproporphyrin III（CPIII）和protoporphyrin IX（PPIX）混合物（比例100:1），浓度设置为CPIII 10μM/PPIX 0.1μM。通过拉曼光谱成像分析皮肤渗透性，使用角质形成细胞/黑素细胞共培养模型评估促炎和促色素沉着活性，在成纤维细胞中进行基因表达分析和I型前胶原蛋白定量，并开展100名志愿者的临床相关性研究。

结果与讨论

皮肤渗透性分析显示，CPIII能够完全穿透角质层（11-18.3μm），在表皮层深达65μm，主要浓集在25-50μm深度区域，表明卟啉可到达表皮活细胞层，包括黑素细胞和角质形成细胞，并可能影响真皮-表皮连接处。

研究者基于文献数据确定了细菌卟啉的代表性组成：CPIII作为主要成分，PPIX为次要成分。细胞毒性试验表明该比例对细胞活力无显著影响。

剂量反应实验证实卟啉混合物具有促黑素生成活性：CPIII 10μM/PPIX 0.1μM使黑素含量增加70%；CPIII 5μM/PPIX 0.05μM增加62%；CPIII 1μM/PPIX 0.01μM增加29%。机制研究发现，卟啉诱导的黑素合成受到线粒体转运蛋白TSPO/PBR的调控，使用该受体拮抗剂PK11195（75μM）可显著抑制卟啉诱导的黑素生成。

炎症和氧化应激分析显示，卟啉混合物使共培养体系中IL-8释放量增加465%，在角质形成细胞内使ROS含量增加133%。这表明细菌卟?啉具有促炎和促氧化特性，这两种过程都是皮肤老化和色素沉着的重要驱动因素。

基因表达分析发现卟啉处理使成纤维细胞中38个转录本表达下调，其中COL1A1表达下降1.33倍，最显著的是NTF3（下降3.09倍）和TERT（下降5.50倍）。这些基因涉及细胞外基质结构、衰老相关通路，包括：血管生成相关基因（VEGFA、FGF2）、真皮-表皮连接处成分（COL7A1、COL4A1）、DNA修复基因（DDIT3、GADD45A、XPC）、抗氧化防御酶（SOD2、GPX1）、细胞外基质相关基因（CYR61、CTGF、FBN2、FBN1等）以及端粒维持基因TERT。蛋白水平验证显示，10μM CPIII/0.1μM PPIX使I型前胶原合成减少25%，而10倍浓度混合物使其减少39%。

临床研究通过对100名18-64岁志愿者进行分析，发现卟啉强度与 precursor spots（不可见斑点）数量呈高度正相关（R=0.69，p<2.9×10^-15），与褐色斑点数量（R=0.29，p=0.003）和皱纹平均长度（R=0.35，p=0.00034）也呈显著正相关。同时发现不可见斑点与褐色斑点高度相关（R=0.83），表明前者可能是后者的前体。

结论

本研究首次全面揭示了皮肤微生物群产生的卟啉类代谢物在皮肤老化中的多重作用机制，包括：促进黑素生成、诱导炎症反应和氧化应激、下调细胞外基质相关基因表达、促进成纤维细胞衰老表型。临床相关性分析进一步证实皮肤卟啉丰度与老化迹象严重程度呈正相关。研究者将这一由细菌卟?介导的皮肤早衰现象命名为"Porphyr'ageing"（卟啉老化），为理解微生物-宿主互作在皮肤稳态维持中的作用提供了新视角。