丹皮酚通过抑制JNK/AP-1信号通路减轻UVB诱导的人真皮成纤维细胞衰老及相关分泌表型

《International Journal of Molecular Sciences》:Prometheus’s Fire, Part II: The Hydra of Inflammation—Multiorgan Self-Amplifying Inflammatory Loops in Obesity: Molecular Crosstalk Between Adipose Tissue, Liver, Skeletal Muscle, Pancreas and Cardiovascular System

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月22日 来源:International Journal of Molecular Sciences 5.6

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  皮肤光老化主要由紫外线(ultraviolet, UV)照射驱动,其促进慢性炎症和细胞外基质(extracellular matrix, ECM)降解。本研究探讨了丹皮酚对人真皮成纤维细胞(human dermal fibroblasts, HDFn)中UVB

  
皮肤光老化主要由紫外线(ultraviolet, UV)照射驱动,其促进慢性炎症和细胞外基质(extracellular matrix, ECM)降解。本研究探讨了丹皮酚对人真皮成纤维细胞(human dermal fibroblasts, HDFn)中UVB诱导的细胞衰老的保护作用。研究人员采用重复UVB照射诱导提前衰老。丹皮酚处理减少了衰老相关β-半乳糖苷酶(senescence-associated β-galactosidase, SA-β-gal)阳性细胞及细胞内活性氧(reactive oxygen species, ROS)积累。丹皮酚还降低了衰老相关细胞周期调控因子p21和p16在mRNA水平和蛋白水平的表达。此外,丹皮酚抑制基质金属蛋白酶-1(matrix metalloproteinase-1, MMP-1)的产生,但未能显著恢复I型前胶原分泌。丹皮酚还减弱了衰老相关分泌表型(senescence-associated secretory phenotype, SASP)因子白细胞介素-6(interleukin-6, IL-6)和白细胞介素-8(interleukin-8, IL-8)的表达与分泌。这些效应伴随JNK和c-Jun磷酸化水平降低。进一步地,用anisomycin激活JNK信号可部分逆转丹皮酚介导的MMP-1 mRNA表达抑制,支持JNK信号参与MMP-1的调控。综上所述,这些发现提示丹皮酚可减轻HDFn细胞中UVB诱导的细胞衰老的多种特征,其中JNK信号可能有助于其对MMP-1表达的抑制作用。仍需进一步研究阐明这些效应背后的机制,并在基于UVA和体内模型中确立其生理相关性。
皮肤老化由内源性和外源性应激累积引起。真皮成纤维细胞通过调控细胞外基质(extracellular matrix, ECM)合成与重塑维持皮肤稳态,而衰老成纤维细胞积累会经ECM代谢紊乱和衰老相关分泌表型(senescence-associated secretory phenotype, SASP)因子分泌破坏组织稳态,促进皮肤老化。细胞衰老被认为是衰老的主要标志之一。紫外线(ultraviolet, UV)是重要的外源性应激源,UVB虽在到达地球表面的UV中占比较小,但生物学效应强;重复亚细胞毒性UVB照射可诱导真皮成纤维细胞发生应激诱导的提前衰老(stress-induced premature senescence, SIPS)。丹皮酚(paeonol)为牡丹根皮(Cortex Moutan)来源的生物活性化合物,已有报道显示其具有抗氧化、抗炎和抗衰老作用;但丹皮酚对UVB诱导的人真皮成纤维细胞衰老的影响仍未充分阐明。为此,研究人员采用重复UVB照射的SIPS模型,评估丹皮酚对细胞衰老、ECM降解及SASP的调节作用,并探讨c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)/激活蛋白-1(activator protein-1, AP-1)信号通路的参与。结果显示,丹皮酚可降低衰老细胞比例、抑制活性氧(reactive oxygen species, ROS)积累和基质金属蛋白酶-1(matrix metalloproteinase-1, MMP-1)分泌,下调p21、p16、p53以及白细胞介素-6(interleukin-6, IL-6)和白细胞介素-8(interleukin-8, IL-8)的表达,并伴随JNK和c-Jun磷酸化降低;这提示丹皮酚通过抑制JNK/AP-1信号减轻UVB诱导的多种衰老特征,具有作为抗皮肤光老化候选化合物的潜力。

在技术方法上,研究人员以人真皮成纤维细胞(human dermal fibroblasts, HDFn;购自ATCC)为对象,依据Debacq-Chainiaux等建立的方案稍加修改,用250 mJ/cm2 UVB连续4天每日一次重复照射诱导SIPS。实验分组包括正常对照、UVB对照以及UVB联合50、100 μM丹皮酚处理组。主要关键技术包括EZ-Cytox细胞活力检测、衰老相关β-半乳糖苷酶(senescence-associated β-galactosidase, SA-β-gal)染色评价衰老细胞负荷、DCFDA荧光探针检测细胞内ROS、ELISA定量分泌型MMP-1、I型前胶原、IL-6和IL-8、RT-qPCR和Western blot检测衰老与信号通路相关分子表达,以及细胞因子抗体芯片筛查候选SASP因子;另以JNK激活剂anisomycin进行回复实验以验证JNK信号对MMP-1的调控作用。

2.1 确认UVB诱导衰老模型及剂量选择
Western blot检测聚(ADP-核糖)聚合酶(poly (ADP-ribose) polymerase, PARP)裂解,未检测到cleaved PARP片段,而全长PARP存在,说明该模型诱导SIPS而非凋亡。形态学显示UVB照射后细胞由纺锤形变为增大、扁平,细胞面积显著增加。EZ-Cytox实验中,10–400 μM丹皮酚在正常及UVB条件下均无明显细胞毒性;根据初步结果,50和100 μM被选为后续实验浓度。

2.2 丹皮酚抑制UVB诱导的MMP-1产生和ROS积累,但不恢复I型前胶原分泌
ELISA显示UVB显著增加MMP-1分泌,丹皮酚50/100 μM剂量依赖性降低其水平;UVB还使I型前胶原分泌显著减少,丹皮酚未显著恢复。DCFDA检测显示UVB增加细胞内ROS,100 μM丹皮酚可减弱ROS积累。

2.3 丹皮酚抑制UVB诱导的衰老标志物和衰老细胞负荷
SA-β-gal染色显示,UVB明显增加阳性细胞比例,100 μM丹皮酚显著降低该比例。RT-qPCR显示p21、p16、p53 mRNA被UVB上调,丹皮酚剂量依赖性降低;Western blot显示p21和p16蛋白水平同样被UVB上调并被丹皮酚下调。

2.4 丹皮酚调节SASP
细胞因子抗体芯片筛查发现UVB可增加CXC趋化因子Gro/Gro-α以及IL-6、IL-8等分泌,丹皮酚处理降低其水平。随后对IL-6和IL-8进行RT-qPCR和ELISA验证,丹皮酚在转录水平和分泌蛋白水平均剂量依赖性抑制其表达。

2.5 丹皮酚减弱UVB诱导的JNK/AP-1磷酸化
Western blot显示UVB增加JNK和c-Jun磷酸化,丹皮酚处理剂量依赖性降低p-JNK/JNK和p-c-Jun/c-Jun比值,总蛋白不变。加入JNK激活剂anisomycin后,丹皮酚对MMP-1 mRNA的抑制作用被部分逆转,支持JNK信号参与MMP-1调控。

在讨论部分,研究人员指出,多个参数(SA-β-gal、p16、p21、p53、SASP因子和衰老形态)共同支持丹皮酚减轻UVB-SIPS表型。由于未直接检测p53蛋白,p53的激活通过其转录靶点p21及mRNA水平间接反映。丹皮酚对IL-6和IL-8的抑制作用表明其可减弱衰老细胞的有害分泌表型。尽管JNK激活剂可部分逆转MMP-1抑制,但anisomycin也可能影响其他通路,因此JNK/AP-1并非唯一介导因素;ERK和p38丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)未在本研究中检测。丹皮酚未增强I型前胶原合成,却显著抑制MMP-1分泌,说明其保护ECM主要依赖抑制胶原降解而非促进胶原合成。研究也存在局限性:体外UVB-SIPS模型不能完全模拟体内太阳UV照射的生理反应,UVA可穿透至真皮深层,且单细胞培养无法反映皮肤多细胞网络和神经免疫内分泌调控,因此仍需UVA模型和体内研究验证其生理与转化意义。

研究结论翻译如下:综上所述,丹皮酚减弱了HDFn细胞中UVB-SIPS的多种特征,包括衰老相关标志物、炎症介质和MMP-1产生;这些效应伴随JNK和c-Jun磷酸化降低。此外,JNK激活剂anisomycin部分逆转丹皮酚介导的MMP-1 mRNA抑制,为JNK信号参与该模型中MMP-1表达调控提供了额外功能学证据。然而,这些发现并不能确定JNK/AP-1信号是丹皮酚保护效应的唯一介导因素,仍需进一步研究阐明其在丹皮酚更广泛的抗衰老效应中的贡献。
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