角质形成细胞经半乳糖酵母发酵滤液（Galactomyces ferment filtrate, GFF）预处理促进体外氧化应激模型中的应激韧性

《International Journal of Cosmetic Science》：Pretreatment of keratinocytes with Galactomyces ferment filtrate (GFF) promotes stress resiliency in an in vitro oxidative stress model

　　

目的：外在生活方式应激源可增加氧化应激并诱导皮肤早衰特征。研究人员在生物分子水平研究氧化应激效应，以探明护肤中有效的应激韧性策略，并探究半乳糖酵母发酵滤液（GFF）预处理能否增强体外角质形成细胞应激韧性。方法：采用体外单细胞拉曼光谱识别过氧化氢（H2O2）应激下角质形成细胞的氧化应激表型；于H2O2应激后24 h行RNA测序、线粒体代谢与增殖实验，评估急性应激的基因表达及功能后果，所有实验均设GFF预处理与无预处理对照。结果：拉曼光谱揭示新应激表型——随H2O2剂量增加出现胱磺酸（cysteic acid），源于角蛋白二硫键断裂；GFF预处理显著缓解该表型，高应激下GFF预处理细胞呈现健康光谱的概率是对照的11.9倍。RNA测序显示应激后凋亡调控增强、角质形成细胞分化降低，而GFF预处理在基线提升皮肤发育多条通路并阻止应激诱导的基因失调；GFF预处理细胞在线粒体应激与伤口愈合实验中亦具更高韧性。结论：氧化应激诱导角质形成细胞独特生物分子应激表型；GFF预处理通过上调分化、细胞间连接及脂质代谢相关基因通路增强韧性，在拉曼光谱、基因表达、线粒体活性与伤口闭合能力上均提供保护。

研究背景方面，皮肤作为最大器官持续暴露于紫外线、污染与皮质醇等内外应激源，活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）负荷居全身之首，氧化应激超越抗氧化防御便驱动核酸、脂质与蛋白质氧化损伤，依自由基衰老理论促成皱纹、纹理不均与紧致度下降等早衰表征。既往研究多聚焦维生素E等外源抗氧化剂直接清除ROS，而通过强化角质形成细胞本身以抵御ROS的策略尚不充分。半乳糖酵母发酵滤液（Galactomyces ferment filtrate, GFF；亦称PITERA?）已有研究提示其激活芳香烃受体（Aryl hydrocarbon Receptor, AhR）与核因子红细胞2相关因子2（Nuclear factor erythroid 2-related factor 2, NRF2）抗氧化通路，并促进分化与屏障相关基因，但能否在应激前“预适应”细胞、而非应激时直接淬灭ROS，仍待验证。为此，研究人员在《International Journal of Cosmetic Science》报道了以H₂O₂构建体外角质形成细胞氧化应激模型，评估GFF预处理对应激韧性的影响。

关键技术方法上，研究人员采用永生化端粒酶转染角质形成细胞（hTerts）为样本，设GFF预处理后洗脱再施应激以排除直接抗氧化干扰；以单细胞拉曼光谱结合偏最小二乘判别分析（Partial Least Squares Discriminant Analysis, PLS-DA）定义生物分子应激表型；以RNA测序（RNA-seq）考察应激后24 h转录组；以Seahorse XF线粒体应激实验测氧消耗率（Oxygen Consumption Rate, OCR）与备用呼吸能力（Spare Respiratory Capacity, SRC）；以Incucyte划痕实验联合Ki67/FxCycle Violet流式染色评估伤口愈合与细胞周期；统计采用ANOVA与广义线性混合模型（Generalized Linear Mixed Model, GLMM）。

研究结果部分，第一项“拉曼光谱识别氧化应激生物分子改变且GFF预处理可预防”中，PLS-DA区分健康（0、250 μM H₂O₂）与应激（500 μM、1 mM H₂O₂）谱，1041 cm^?1处胱磺酸S–O伸缩振动变量重要性最高，伴核酸、脂质、蛋白带普遍扰动；高应激下GFF预处理组预测健康光谱概率自5.56%升至66.08%，比值比33.09（p<0.001），即11.9倍更易维持非应激态。第二项“氧化应激扰乱健康基因表达而GFF预处理防护”中，500 μM H₂O₂ 2 h后24 h测序示701基因为差异表达，上调凋亡、缺氧与细胞通讯紊乱，下调角化、屏障与脂质加工；GFF预处理经无偏聚类使Cluster 1（凋亡相关42基因）回退、Cluster 4（皮肤发育/分化/黏附）升至基线之上。第三项“GFF防护线粒体功能下降”中，350 μM H₂O₂ 30 min后24 h测OCR，对照组基础与最大呼吸及SRC降低（SRC p=0.011），GFF组基线SRC即高，应激后最大呼吸与SRC仍显著高于应激对照。第四项“GFF预处理保留伤口愈合增殖能力”中，250 μM H₂O₂ 30 min后24 h划痕，对照迁移存但96 h闭合延迟，GFF组闭合动力学改善（AUC p<0.0001）；流式见GFF提升FxCycle Violet⁺/Ki67⁺早期周期群体并在应激后保留。

讨论部分总结，研究人员指出角蛋白二硫键氧化为胱磺酸是表皮角质形成细胞早期氧化靶标的新发现，RAMAN可无创追踪；GFF预处理之效不依赖应激时共存，符合“预适应”而非化学淬灭，机制上与前人报道的AhR-NRF2启动及分化/细胞骨架（角蛋白、肌动蛋白）稳定一致。转录、线粒体、伤口三端点收敛说明GFF使细胞在氧化挑战后维持更健态。局限在于2D永生化细胞未含表皮分层与多细胞互作，需3D原代模型确证。结论译文如下：数据确立氧化应激在角质形成细胞诱导独特生物分子应激表型；GFF预处理增强韧性，体现为角质形成细胞分化、细胞间连接与脂质代谢等多基因通路表达上升；氧化应激后GFF预处理细胞对拉曼光谱所识生物分子改变具实质保护，并有效缓解应激下游后果，维持基因表达程序、线粒体活性与氧化应激后伤口闭合能力。该研究推进GFF作为应激韧性护肤成分，有望减轻生活方式相关氧化损伤对早衰的影响。