《细胞》杂志刊登了一项来自巴塞罗那科学技术研究所(BIST)的最新成果[1],研究者对小鼠成纤维细胞进行了大规模分析,揭示了皮肤细胞衰老的变化。原来当成纤维细胞老去,它们会“玩忽职守”,放掉生产胶原蛋白、弹性蛋白等物质的职能,转而参与免疫、炎症等工作,而且不知道为啥还表现出了掺和脂质生成的倾向!
研究者发现,限制饮食摄入可以延缓成皮肤纤维细胞的衰老过程,反之高脂饮食则会加速衰老。想起那么多皮肤赞赞的护肤博主都在断糖,感觉哭笑不得,断糖哪够啊,看来啥也不能多吃~
衰老是我们不可避免的难题。皮肤变老带来的不仅是外观上的改变,可别忘记,皮肤是人体最大的免疫器官,是我们最柔软的“盔甲”,皮肤组织的衰老会带来稳态失衡,影响伤口再生等等重要的生理功能。
举个例子吧,已经有很多研究证实,衰老皮肤组织移植后的再生能力很差,甚至在添加生长因子的条件下都无法在培养基中生长[2],可见“老”确实可怕。
组织衰老的最大原因就是成体干细胞的功能衰退,这是由细胞自身积累的损伤造成的,比如说DNA损伤、蛋白质失衡以及氧化损伤。有趣的是,当科学家们去具体研究特定成体干细胞类型与衰老的时候,发现除了干细胞特异性的内在因素之外,发现还有一些广泛存在的衰老信号,比如炎症,又比如生物钟失衡[3]。
随后的一些研究也证明,干细胞自身的损伤并非衰老唯一原因,它们与周围基质细胞之间的互动也是一大影响因素。但是这些细胞如何在衰老过程中起作用却还不得而知[4]。对小鼠和人类来说,皮肤衰老带来的变化是很相似的——包括但不限于真皮层变薄、细胞外基质密度下降以及成纤维细胞数量减少[5]。细胞外基质是细胞外的大分子网络,包括胶原蛋白、各种酶、弹性蛋白、透明质酸等等物质,在结构和功能上为周围的细胞提供支撑,与组织的再生和愈合相关。很显然,爱美的小仙女都懂,失去了胶原蛋白的皮肤不再嘭嘭嘭,没有了弹性蛋白皮肤会松弛长皱纹。除此以外,衰老的皮肤也会更容易感染,更容易发生肿瘤,伤口也更难愈合[6]。而生产细胞外基质的就是成纤维细胞。所以,衰老是成纤维细胞鞠躬尽瘁了?
为了解决这个问题,BIST的研究者们分析了一批雌性小鼠皮肤中的成纤维细胞,小鼠们分处三个年龄段,2个月大的少年,9个月大的中年,和18个月大的老年。
接下来研究者们分析了这些年轻/衰老的成纤维细胞的功能。与年轻细胞相比,衰老的成纤维细胞的基因变化可以分为三大类:
第一,与细胞外基质(比如胶原蛋白和糖胺聚糖)生产、分泌相关的基因表达大幅下降。
第二,与炎症、先天免疫、应激纤维相关的基因表达增加,与细胞间联系相关的基因则有不同程度的表达改变。
第三,这个有趣了,不知道为什么,与脂质生成、代谢以及脂肪细胞分化相关的基因表达也增加了。
在雄性小鼠中进行了同样的分析,结果也是很相似的。简单来说,衰老的成纤维细胞们忘了自己的“身份”,没有好好工作维持皮肤的青春靓丽。
那到底怎么能制止成纤维细胞离岗呢?
少吃。
衰老是很容易受到新陈代谢影响的,长期热量限制(CR)已经在包括非人灵长类在内的多种生物中证实了延命效果[7]。另一方面,长期高脂饮食(HFD)则会加速许多衰老相关病理的发生和发展,缩短寿命[8]。
答案似乎很明显了啊。
研究者当然也做了相关的实验。热量限制实验包括四组小鼠,正常吃饭的2月龄小鼠(young),正常吃饭的18月龄小鼠(old),少吃30%的18月龄小鼠(old CR),少吃了7个月又正常吃2个月的18月龄小鼠(old CR-ND);高脂饮食实验则是正常吃饭和高脂饮食的两组2月龄小鼠。实验结果也是不出所料,虽然少吃并没能阻止细胞的成长,但是在转录水平上的差距还是十分明显的,少吃明显让衰老小鼠的细胞功能更接近年轻小鼠,而少吃之后恢复正常饮食的小鼠组则位于二者之间,可以说CR带来的效果是有一定持续性的(就是少吃有用想保持就得一直少吃的意思嘿嘿)。与之相反,高脂饮食的小鼠细胞“老”得更快,在寻找自我的路上迷失得更远了。
最后总结陈词一下吧。概括地说,这项研究结果表明,皮肤成纤维细胞在衰老过程中逐渐丧失了固有的细胞特征,出现新转录谱系,而这种衰老过程是可以通过限制饮食来延缓的。
参考资料:
[1] https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)31320-5
[2] Goodell, M.A., and Rando, T.A. (2015). Stem cells and healthy aging. Science 350, 1199–1204.
[3] Aged Stem Cells Reprogram Their Daily Rhythmic Functions to Adapt to Stress. Cell 170, 678–692.
[4] Aging of the skeletal muscle extracellular matrix drives a stem cell fibrogenic conversion. Aging Cell 16, 518–528.
[5] Cell autonomous and non-autonomous effects of senescent cells in the skin. J. Invest. Dermatol 135, 1722–1726.
[6] SFRP2 in the aged microenvironment drives melanoma metastasis and therapy resistance. Nature 532, 250–254.
[7] Effect of feeding regimens on circadian rhythms: implications for aging and longevity. Aging (Albany NY) 2, 7–27.
[8] The hallmarks of aging. Cell 153, 1194–1217.
[9] https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)31321-7#%20