局部应用尿石素A（urolithin A, UA）激活线粒体自噬并增强线粒体功能促进皮肤长寿：随机对照临床研究与皮肤模型研究

《iScience》：Topical application of urolithin A activates mitophagy and enhances mitochondrial function to promote skin longevity

　　

尿石素A（urolithin A, UA; Mitopure），一种口服给药后可促进线粒体自噬（mitophagy）和线粒体功能的后生元（postbiotic），在人类皮肤模型中被评估其对皮肤健康的影响，并在随机临床研究中局部应用于健康受试者时进行评价。在2D和3D重建人类皮肤及离体（ex vivo）人类皮肤外植体中测试的UA显示，线粒体呼吸增强、线粒体自噬标志物激活、炎症介质和衰老相关标志物减少，以及参与细胞外基质（extracellular matrix, ECM）结构和表皮分化（epidermal differentiation）的蛋白增加。安全性在人类重复刺激斑贴试验（human repeat-insult patch test, HRIPT）中得到确认。在随机、安慰剂对照临床研究中，UA在8周后减少眶周皱纹深度，并减弱UVB诱导的红斑。皮肤转录组学（skin transcriptomics）支持细胞外基质和表皮发育程序增加，同时炎症和衰老相关信号降低。这些发现表明，局部应用UA参与与皮肤韧性相关的细胞通路，以促进皮肤健康和长寿。

论文解读

研究背景方面，皮肤是人体最大器官，作为抵御损伤、紫外线和病原体的屏障。随年龄增长，皮肤外观和保护功能发生改变，紫外线暴露引起的光老化可进一步加重这些变化。皮肤衰老常见表现包括皱纹、变薄、色素沉着、松弛和干燥，其生物学基础涉及胶原和弹性蛋白等结构成分数量与质量下降，以及细胞生物能量学功能障碍。线粒体是支持皮肤细胞健康的主要能量来源，线粒体功能障碍被视为皮肤衰老的关键标志。衰老还影响皮肤免疫细胞，降低其应对过度炎症的能力，促进光老化。细胞衰老（cellular senescence）也是影响皮肤健康的重要标志，可通过清除衰老细胞或减弱其有害分泌表型加以干预。当前“抗衰老”护肤策略多为症状矫正，依赖维A类、α-羟基酸、维生素C、烟酰胺、肽和透明质酸等活性物，主要针对衰老下游表现而非潜在生物学驱动，且部分配方可能引起红斑、刺痛、干燥和脱屑，限制耐受性和长期使用。因此，需要新型生物活性物，同时影响内在衰老和外源性衰老，并具有良好耐受性。UA作为肠道微生物组来源的后生元，口服可改善线粒体健康并减少年龄相关炎症，即炎性衰老（inflammaging），并增加线粒体自噬。研究人员假设局部应用UA可激活皮肤细胞和离体模型中的线粒体自噬、抑制炎性衰老，并在临床试验中影响可见和分子衰老表现。

研究人员开展的研究包括2D和3D人类皮肤细胞模型、离体人类皮肤外植体、安全性试验以及随机安慰剂对照临床研究，旨在评估UA对皮肤细胞、人体皮肤安全性及皮肤衰老和长寿通路的功效。研究结论表明，局部UA可增强线粒体呼吸、激活线粒体自噬标志物、降低炎症介质和衰老相关标志物，增加ECM和表皮分化相关蛋白；HRIPT证实其安全性；随机安慰剂对照研究显示UA在8周后减少眶周皱纹深度并减轻UVB诱导的红斑；皮肤转录组学支持ECM和表皮发育程序增加，炎症和衰老相关信号降低。这些发现提示局部UA参与与皮肤韧性相关的细胞通路，促进皮肤健康和长寿，具有重要意义。

关键技术方法概述：以正常人表皮角质形成细胞（NHEK）和人真皮成纤维细胞（HDF）建立2D模型，以Qima重建人表皮（RHE）和LabSkin Creations全层3D皮肤模型模拟年轻和衰老皮肤，并使用34岁白人女性腹部离体皮肤外植体；采用Seahorse氧消耗率（OCR）检测线粒体呼吸，RT-qPCR、Western blot、免疫荧光/免疫组化和RNA-seq进行机制分析；临床方面，HRIPT纳入112名健康志愿者评估刺激和致敏潜力，皮肤衰老功效研究筛选55人、随机48名中年女性，光损伤研究入组22人、21人完成。三项试验注册号分别为NCT05079607、NCT05300984和NCT05300542。

研究结果：

UA对人角质形成细胞和重建人表皮的有益影响：在NHEK中，0.5 μM至2.5 μM UA处理24 h后，1 μM剂量最显著增加基础和最大线粒体呼吸。老年供体全层皮肤模型中，1 μM UA处理25天增加表皮TOMM20，提示线粒体生物发生。2D NHEK和局部1% UA处理的RHE中，线粒体自噬标志物PINK1和PARK2表达增加。NHEK中促炎细胞因子白细胞介素6（IL-6）显著降低；全层模型中p16^INK4a蛋白丰度降低，Ki67、keratin 10和filaggrin增加，提示表皮增殖、分化和结构质量改善。

UA对人成纤维细胞和人真皮模型的有益影响：老年供体HDF基础和最大线粒体呼吸受损，UA可挽救该缺陷。UA处理增加磷酸化泛素（phospho-ubiquitin, ph-Ub），提示激活PINK1-Parkin依赖的线粒体自噬。HDF中IL-6分泌降低；在H₂O₂诱导衰老模型中，UA降低CXCL1这一衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype, SASP）相关趋化因子，但不改变p21，支持衰老形态调节作用。老年HDF中，UA改善vinculin黏着斑缺陷，减少actin解聚，并降低MMP1表达。全层模型中，UA增加胶原III、透明质酸、弹性蛋白和胶原VII，提示真皮ECM质量提高。

UA局部应用安全且不诱导皮肤刺激或致敏：在HRIPT安全性研究中，未报告不良反应，也未观察到受试者对测试物产生皮肤反应；在衰老功效研究中，无与研究产品相关的不良反应，表明UA局部制剂引起刺激和致敏的潜力低。

局部UA试验中的受试者人口学：衰老功效研究筛选55人，随机48名中年女性，平均年龄58.6±6.6岁，均为白人，采用分面/分臂设计，全部完成。光损伤研究入组22人，平均年龄44.0±14.1岁，白人，1人脱落，21人完成。

1% UA乳膏减少皮肤衰老可见特征和分子生物标志物：在衰老功效研究中，1% UA连续每日局部应用8周后，与安慰剂侧相比显著减少眶周皱纹深度，0.5% UA未见显著效果。前臂皮肤活检RNA-seq和基因集富集分析（gene set enrichment analysis, GSEA）显示，“胶原原纤维组织”是UA最显著上调的通路；公共皮肤衰老数据中该通路随年龄下降。UA上调I型和III型胶原等基因，以及EMILIN-1和AEBP，并上调“表皮发育”基因集；同时下调趋化因子反应、细胞因子产生正调节和白细胞介导免疫等炎症通路，以及基于SenMayo的衰老基因集，涉及MMPs、CCLs、CXCLs和ILs等，支持其抗炎和衰老形态调节作用。

局部UA 1%在光损伤皮肤中诱导线粒体自噬、减少炎症并减轻红斑：在RHE中，局部1% UA处理后进行UVB（加UVA）照射，再处理24 h，UA显著降低培养上清中前列腺素E₂（PGE₂）水平。离体人皮肤外植体接受PM₁₀加UVA挑战后，UA抑制组蛋白羰基化并恢复PINK1信号。在光损伤临床研究中，1.6倍最小红斑量（minimal erythema dose, MED）UVB照射后，1% UA处理区红斑较未处理区减少约13%，0.5% UA或安慰剂未见显著获益。

讨论部分总结：研究人员认为，该工作首次证明局部应用UA可对抗人类皮肤多种衰老标志。机制分析显示，UA促进线粒体质量和数量、激活线粒体自噬，并可能支持表皮分化和胶原产生等能量依赖过程；同时减少炎症并呈现衰老形态调节作用，抑制衰老细胞SASP对邻近健康细胞的不利影响。安全性评估显示UA局部耐受性良好。随机安慰剂对照试验证明UA可改善皱纹、调节ECM相关基因并减轻光损伤。讨论指出，当前晒后治疗多仅缓解疼痛和炎症，不能预防UV所致细胞损伤，而UA在分子层面提供保护，可能使护肤从被动反应转向主动防护。研究局限包括缺乏UA离体皮肤渗透数据，未来可用LC-MS/MS量化，并进一步研究线粒体形态、膜电位、电子传递链活性、蛋白质组学及更长周期临床试验。

研究结论部分翻译：这些发现表明，局部应用UA参与与皮肤韧性相关的细胞通路，以促进皮肤健康和长寿。这些临床研究结果突出UA作为皮肤病学应用中领先候选物的潜力，为维持和改善皮肤健康与长寿提供整体方法。