《Cosmetics》：Plant Small RNA-Rich Himalayan Anethum graveolens Extract Modulates Aging-Associated microRNA Signatures to Enhance Dermal Architecture Protein Synthesis in Human Skin
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：2024年12月，科学家Victor Ambros和Gary Ruvkun因发现microRNA（miRNA）介导的转录后基因调控机制而荣获诺贝尔生理学或医学奖。miRNA作为一大类非编码RNA，定义了多细胞生物体中控制众多生物学过程的新层级基因调控活动。本
：2024年12月，科学家Victor Ambros和Gary Ruvkun因发现microRNA（miRNA）介导的转录后基因调控机制而荣获诺贝尔生理学或医学奖。miRNA作为一大类非编码RNA，定义了多细胞生物体中控制众多生物学过程的新层级基因调控活动。本实验研究探讨了通过PSR技术?（植物小RNA技术）获得的富含小RNA的喜马拉雅莳萝（Anethum graveolens）提取物（HAGE），如何调控人类miRNA及皮肤信号通路，以改善真皮结构和弹性纤维完整性，从而实现抗衰老功效。研究人员的表观基因组学分析基于不同特征（实际年龄、光保护状态等）对中国人群皮肤活检样本进行，采用分析和生物信息学方法，鉴定了与内源性及外源性衰老通路相关的独特miRNA表达谱。对衰老相关基因的差异靶向分析提示，特定miRNA可能在协调这两种衰老进程中发挥调控作用。研究人员在正常人真皮成纤维细胞中的体外实验表明，0.05% HAGE可降低与内源性衰老相关的miRNA特征（miR-30c-2-3p和miR-125b-1-3p）以及与光老化相关的miRNA特征（miR-16-2-3p）的表达。进一步的体外和离体实验（离体结果视为初步结论）还显示，真皮基质蛋白如I型和III型胶原蛋白、弹性蛋白、原纤维蛋白-1（fibrillin-1）和皮肤桥蛋白（dermatopontin）表达增加。研究人员证明，HAGE可降低关键衰老相关miRNA的表达，包括miR-30c-2-3p和miR-125b-1-3p（内源性衰老）以及miR-16-2-3p（光老化）。IGF1和IGF1R是已确立的miRNA靶点，被鉴定为miR-30c-2-3p和miR-125b-1-3p的皮肤内源性衰老靶基因（发明专利ZL201810165800.7，IDP000089683），参与细胞生长与更新；而CTGF（CCN2）是miR-16-2-3p经实验验证的靶点；然而，HAGE对这些靶向轴的恢复作用未被直接测量。在离体和体外模型中，HAGE增加了I型和III型胶原蛋白、弹性蛋白、原纤维蛋白-1和皮肤桥蛋白的表达，支持其对皮肤衰老机制的潜在调控作用。研究人员的实验与基于表观遗传调控的衰老预防模型一致，该模型通过局部应用富含小RNA的提取物（如HAGE）来调控作为衰老基因沉默因子的miRNA。植物小RNA是否被人皮肤细胞摄取并发挥功能，以及这种调控是否转化为临床抗衰老益处，仍有待确定。
论文解读文章
一、研究背景与科学问题
皮肤衰老是一个复杂的生物学过程，涉及内源性衰老（随时间推移的自然老化）和外源性衰老（主要由环境因素如紫外线暴露引起）两种机制。近年来的表观遗传学研究揭示，microRNA（miRNA）作为一类由19–22个核苷酸组成的单链非编码RNA，能够在转录后水平负向调控基因表达——通过结合靶mRNA的3′非翻译区（3′-UTR）促进mRNA降解或抑制其翻译，从而在皮肤衰老进程中发挥关键调控作用。2024年12月，科学家Victor Ambros和Gary Ruvkun因发现miRNA介导的转录后基因调控机制而获得诺贝尔生理学或医学奖，进一步凸显了该领域的重要性。
尽管已知miRNA表达谱受外部环境影响，且不同人群因环境适应而呈现皮肤表型差异，但针对中国人群皮肤衰老相关miRNA特征的系统性鉴定仍较为缺乏。此外，植物来源的小RNA能否调控人类皮肤细胞中的miRNA表达及信号通路，进而改善皮肤衰老表型，也是一个尚未充分探索的科学问题。基于此，研究人员开展了本研究，旨在：其一，通过表观基因组学分析鉴定中国人群皮肤内源性衰老和光老化相关的miRNA特征谱；其二，探讨通过PSR技术?（植物小RNA技术）制备的富含小RNA的喜马拉雅莳萝（Anethum graveolens）提取物（HAGE）能否调控这些衰老相关miRNA，并促进真皮细胞外基质（ECM）结构蛋白的合成，为开发新型表观遗传护肤策略提供科学依据。
二、研究设计与关键方法
研究人员采用多层级研究策略。首先，收集23名中国健康女性面部皮肤活检样本，分为青年组（<20岁，n=8）、中年组（30–40岁，n=8）和老年组（>50岁，n=7），用于内源性衰老miRNA特征分析；另收集16名30–40岁上海地区健康女性供体皮肤样本，分为UV保护组（腹部皮肤，n=8）和UV暴露组（眼睑皮肤，n=8），用于光老化相关miRNA特征分析。样本经miRNA微阵列芯片（Agilent Human 8x60K，基于miRBase V21）进行高通量表达谱分析，差异表达miRNA的筛选标准为倍数变化≥5且调整后p值<0.05。随后利用miRWalk 2.0数据库进行靶基因预测，并通过DAVID生物信息学资源进行功能注释聚类分析。体外实验采用miRNA模拟物（pre-miR）或抑制剂（anti-miR）转染正常人类真皮成纤维细胞和角质形成细胞，验证miRNA与靶基因的调控关系。HAGE提取物通过PSR技术?制备，并进行植物化学分析（包括小RNA含量、总酚、氨基酸、总糖、矿物质及补骨脂素检测）。功能评价采用MTT法筛选非细胞毒性浓度，并通过体外成纤维细胞培养和离体皮肤外植体模型，运用免疫荧光和免疫组化技术评估HAGE对miRNA表达及胶原蛋白I型/III型、弹性蛋白、原纤维蛋白-1、皮肤桥蛋白和透明质酸等真皮ECM组分的影响。
三、研究结果
3.1 中国人群内源性衰老相关miRNA差异表达
通过微阵列分析三个年龄组皮肤样本的miRNA表达谱，研究人员在倍数变化≥5且调整后p值<0.05的筛选标准下，共鉴定出21个与内源性衰老相关的差异表达miRNA，其中13个上调、8个下调。热图聚类分析显示不同年龄组间存在明显的miRNA表达模式差异，提示特定miRNA的表达受实际年龄影响。
3.2 中国人群光老化相关miRNA差异表达
对比UV暴露组与UV保护组皮肤样本的miRNA表达谱，共鉴定出41个与日光暴露相关的差异表达miRNA，其中25个上调、16个下调。热图分析显示两组间存在不同表达模式。需注意，由于UV保护组和UV暴露组样本分别来自腹部和眼睑等不同解剖部位，解剖部位与慢性日晒史完全混杂，因此该特征谱被描述为日光暴露相关特征，不能单独归因于紫外线暴露。
3.3 miRNA靶基因预测与功能聚类分析
生物信息学分析表明，内源性衰老特征miRNA（hsa-miR-30c-2-3p和hsa-miR-125b-1-3p）的预测靶基因包括IGF1和IGF1R——这一关系已在发明专利ZL201810165800.7中得到实验验证；光老化特征miRNA（hsa-miR-16-2-3p）的预测靶基因为CTGF（CCN2）。功能注释聚类显示这些miRNA的靶基因涉及自噬、线粒体、细胞增殖和甲基化等与皮肤衰老相关的生物学过程。
3.4 miRNA与靶基因相关性的体外验证
在成纤维细胞中，转染Pre-miR-16-2-3p导致miR-16-2-3p表达显著上调约579倍，同时CTGF（CCN2）mRNA表达下降约25%，支持miR-16-2-3p对CTGF（CCN2）的负向调控作用。对于内源性衰老相关miRNA，专利数据（ZL201810165800.7）显示IGF1和IGF1R在老年皮肤中表达下调，与hsa-miR-30c-2-3p和hsa-miR-125b-1-3p水平升高一致；在重建皮肤模型中，抗miRNA复合物处理可降低这两种miRNA的表达。
3.5 HAGE植物化学分析
HAGE含有约55 mg/kg的小RNA，显著高于埃及产莳萝PSR提取物（26 mg/kg），而常规莳萝提取物未检测到小RNA。总酚含量为300–600 mg/kg，氨基酸为350–650 mg/kg，总糖为1.0–3.0 g/kg，矿物质含量为1500–2500 ppm，重金属低于检测限，且未检测到补骨脂素。
3.6 HAGE非细胞毒性浓度预筛选
MTT实验确定HAGE在角质形成细胞中的非细胞毒性上限为0.01%，真皮成纤维细胞为0.05%，黑素细胞为0.1%。
3.7 HAGE对皮肤细胞miRNA的体外调控作用
0.05% HAGE处理可显著下调衰老相关miRNA表达：hsa-miR-30c-2-3p表达降至未处理对照的67%（降低33%，p<0.001，处理3小时）；hsa-miR-125b-1-3p表达降至82%（降低18%，p<0.001，处理6小时）；hsa-miR-16-2-3p表达降至79%（降低21%，p<0.001，处理3小时）。
3.8 HAGE对皮肤外植体ECM蛋白的离体作用
1% HAGE（每日两次，处理72小时）与胶原蛋白I表达增加相关：白种人皮肤增加64%，亚洲人皮肤增加38%。弹性蛋白方面，白种人皮肤弹性纤维长度增加66%，亚洲人皮肤弹性纤维网络密度增加31%。原纤维蛋白-1在白种人皮肤中表达增加15%。皮肤桥蛋白表达增加65%。透明质酸含量整体增加77%（表皮和真皮均增加）。
3.9 HAGE对胶原蛋白III表达的探索性研究
0.1% HAGE处理24小时与亚洲人真皮成纤维细胞中III型胶原蛋白（COL3A1）mRNA表达增加42%相关（p<0.05）。由于该浓度超过MTT预筛确定的成纤维细胞非细胞毒性上限（0.05%），此结果仅作为探索性发现。
四、讨论与结论
研究讨论指出，本研究支持中国人群皮肤衰老存在由不同miRNA网络介导的独特表观遗传调控机制：miR-125b-1-3p和miR-30c-2-3p与内源性衰老相关，miR-16-2-3p与光老化相关。这些miRNA的上调通过抑制IGF1/IGF1R信号轴和CTGF（CCN2）表达，负向调控成纤维细胞生物学活性和真皮基质合成。HAGE因富含小RNA而具有独特的分子特征，可能源于喜马拉雅地区严酷环境胁迫下的植物适应性。体外实验证实HAGE可下调这三种衰老相关miRNA，离体实验显示其可增强多种真皮ECM结构蛋白表达。
研究结论为：在所用实验条件下，HAGE与选定衰老相关miRNA（miR-30c-2-3p、miR-125b-1-3p、miR-16-2-3p）的下调以及真皮ECM组分（I型和III型胶原蛋白、弹性蛋白、原纤维蛋白-1、皮肤桥蛋白、透明质酸）表达的增加相关，建立了将HAGE相关miRNA下调与已确立靶通路（IGF1/IGF1R和CTGF）及真皮ECM蛋白合成增加相联系的连贯框架。然而，研究存在多项局限性：日光暴露比较中解剖部位与UV史完全混杂；miRNA-靶基因关系仅对miR-16-2-3p/CTGF进行了单一模拟物转染验证；HAGE处理后IGF1、IGF1R和CTGF未被直接测量；植物小RNA的摄取、稳定性和细胞内存在未被证实；缺乏赋形剂/防腐剂匹配对照；0.1%浓度缺乏细胞活力数据支持；离体实验仅基于同一供体的3个图像视野。此外，植物miRNA的具体贡献仍有待确定，且未进行临床验证，HAGE是否能产生临床可测量的抗衰老益处需要专门的临床研究来确定。
