胡雙海 雷鐵池

武漢大學(xué)人民醫(yī)院皮膚科，湖北武漢 430060

皮膚衰老是內(nèi)源性因素與外源性因素共同導(dǎo)致。內(nèi)源性衰老一般指自然衰老，其不僅影響皮膚本身，還影響身體其他組織和器官，主要受到時間，遺傳背景的調(diào)控[1]。皮膚暴露在外界環(huán)境中可導(dǎo)致外源性衰老，目前認(rèn)為紫外線輻射是造成皮膚衰老最重要的因素[2]。黑素細(xì)胞的主要功能是產(chǎn)生黑色素，黑色素以黑素小體的方式轉(zhuǎn)移到鄰近的角質(zhì)形成細(xì)胞構(gòu)成表皮黑素單元及毛囊黑素單元，保護(hù)角質(zhì)形成細(xì)胞免受紫外線照射的損傷[3]。皮膚衰老與黑素細(xì)胞生物學(xué)功能密切相關(guān)，衰老的角質(zhì)形成細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、黑素細(xì)胞相互串?dāng)_，在色素性皮膚病中發(fā)揮著重要的作用。

1 衰老與衰老的概述

衰老是指隨著時間的推移機(jī)體發(fā)生功能性和器質(zhì)性衰退的漸進(jìn)過程，衰老也被定義為一種伴隨死亡率增加的漸進(jìn)性功能衰退狀態(tài)。細(xì)胞損傷隨時間依賴性積累，出現(xiàn)DNA 損傷、突變及蛋白質(zhì)錯誤折疊，損害細(xì)胞器和細(xì)胞功能，隨后細(xì)胞發(fā)生功能障礙，穩(wěn)態(tài)失衡，從而限制細(xì)胞再生能力[4]。衰老在整個生命周期中都可發(fā)生，包括胚胎發(fā)生期。衰老的標(biāo)志包括基因組不穩(wěn)定、端粒損耗、表觀遺傳學(xué)改變、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)失衡、營養(yǎng)感應(yīng)失調(diào)、線粒體功能障礙、細(xì)胞衰老、干細(xì)胞耗竭、細(xì)胞間通訊異常[5]。衰老的機(jī)制非常復(fù)雜，詳細(xì)探究衰老的潛在機(jī)制，開發(fā)干預(yù)衰老的新方法將會是未來生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的研究熱點。

2 皮膚衰老

2.1 皮膚衰老臨床表現(xiàn)

衰老過程影響機(jī)體每一個器官和組織，尤其是上皮細(xì)胞更新快的組織和器官，皮膚是上皮細(xì)胞組織不斷再生的典型器官，持續(xù)的有絲分裂信號可導(dǎo)致復(fù)制性衰老，皮膚表皮細(xì)胞中衰老細(xì)胞的數(shù)量隨著年齡的增長而增加，過多的衰老細(xì)胞累積可能會導(dǎo)致組織再生障礙[6]。人類皮膚衰老可以出現(xiàn)色素沉著、色素減退、毛發(fā)變白、表皮變薄、彈性下降、皺紋增加、皮膚屏障功能下降、皮膚附屬器萎縮等特征，其中內(nèi)源性衰老主要表現(xiàn)為黑素細(xì)胞減少、黑色素合成減少、表皮變薄、真-表皮交界處變平、真皮變薄；外源性衰老主要表現(xiàn)為皮膚色素沉著、深在皺紋增加、皮膚松弛[7-8]。

2.2 皮膚衰老相關(guān)機(jī)制

細(xì)胞DNA 損傷、細(xì)胞周期阻滯蛋白上調(diào)、衰老相關(guān)分泌表型等機(jī)制都與皮膚衰老相關(guān)。DNA 完整性對維持皮膚細(xì)胞穩(wěn)態(tài)十分重要，內(nèi)源性和外源性基因毒導(dǎo)致細(xì)胞DNA 損傷的積累是導(dǎo)致機(jī)體衰老的主要原因[9]。DNA 損傷，尤其是雙鏈斷裂，會激活DNA 損傷反應(yīng)（DNA damage response，DDR）通路來啟動修復(fù)，如果損傷被成功修復(fù)，DDR 信號被終止，細(xì)胞恢復(fù)到最初的預(yù)損傷狀態(tài)；然而當(dāng)損傷無法修復(fù)，DDR 信號持續(xù)存在，則會觸發(fā)細(xì)胞衰老或細(xì)胞死亡[10]。長波紫外線處理皮膚成纖維細(xì)胞，細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑2A（p16）、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑1A（p21）、腫瘤相關(guān)蛋白p53（p53）明顯上調(diào)[11]。角質(zhì)形成細(xì)胞周期阻滯后，出現(xiàn)表皮更新變緩，厚度變薄，經(jīng)皮水分丟失增加，屏障功能受損等衰老表現(xiàn)；成纖維細(xì)胞周期阻滯后，真皮的膠原、彈性纖維等細(xì)胞外基質(zhì)的含量減少[12]。衰老相關(guān)分泌表型（aenescencessociated secretory phenotype，SASP）是由衰老細(xì)胞產(chǎn)生的促炎性細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子和蛋白酶等分泌性蛋白的統(tǒng)稱，如基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1、IL-6、腫瘤壞死因子-α 等，衰老細(xì)胞通過激活p16INK4A、p21-活性氧簇依賴的p38 絲裂原活化蛋白激酶及核因子κB 信號通路等上調(diào)衰老相關(guān)分泌型蛋白的分泌[10]。SASP 以自分泌和旁分泌等方式誘導(dǎo)鄰近細(xì)胞的進(jìn)一步衰老，SASP 是細(xì)胞衰化的標(biāo)志，也是導(dǎo)致皮膚衰老的重要機(jī)制，靶向清除衰老細(xì)胞是一種很有前景的皮膚年輕化策略。

3 衰老相關(guān)色素減退

3.1 特發(fā)性滴狀色素減少癥（idiopathic guttate hypomelanosis，IGH）

IGH 是一種與年齡相關(guān)的色素減退性皮膚病，也稱老年性白斑，在年齡≥40 歲的人中，80%以上的人都患有這種疾病，隨著年齡的增長，IGH 發(fā)病率會增加。IGH 是后天形成的圓形或橢圓形色素減退斑，形狀不規(guī)則，邊界清晰，多發(fā)生在曝光部位，通常是手臂和小腿，一般不會自行消退[13]。黑素細(xì)胞每十年減少10%～20%，IGH 色素減退分為2 個階段，黑素細(xì)胞黑色素生成活性喪失和無活性黑素細(xì)胞的清除，非曝光部位的IGH 顯示出皮膚衰老的特征，包括角化過度的角質(zhì)層和表皮萎縮，表皮嵴變平，黑色素瘤相關(guān)抗原和黑色素瘤相關(guān)T 細(xì)胞抗原1 免疫組化染色發(fā)現(xiàn)黑素細(xì)胞數(shù)量及表皮黑色素含量減少，同時通過透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)黑素細(xì)胞樹突減少、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張、線粒體腫脹、黑素小體減少。IGH 發(fā)病機(jī)制仍有爭議，可能與衰老、紫外線照射、創(chuàng)傷、遺傳因素、自身免疫和黑色素生成抑制相關(guān)[14-15]。與健康者比較，IGH 患者病變皮膚中細(xì)胞周期相關(guān)蛋白p16、p21 的表達(dá)明顯上調(diào)，IGH 患者黑素細(xì)胞具有較短的樹突[16]。隨著年齡的增加，黑素細(xì)胞數(shù)量減少，黑色素合成能力下降，基底層細(xì)胞抵御光誘導(dǎo)損傷能力下降，可能導(dǎo)致罹患皮膚腫瘤的風(fēng)險增加。

3.2 白癜風(fēng)

白癜風(fēng)主要是由氧化應(yīng)激損傷和自身免疫異常導(dǎo)致黑素細(xì)胞缺失的色素減退性皮膚病，與正常皮膚比較，白癜風(fēng)皮損周圍有更多的p16INK4A陽性黑素細(xì)胞，此外白癜風(fēng)皮損中p16INK4A陽性成纖維細(xì)胞的數(shù)量也顯著增加[17]，揭示了黑素細(xì)胞、成纖維細(xì)胞的衰老可能在白癜風(fēng)的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用。真皮成纖維細(xì)胞分泌許多調(diào)節(jié)皮膚色素沉著的細(xì)胞因子，表皮和真皮細(xì)胞同步失衡可能在白癜風(fēng)的發(fā)病機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用，白癜風(fēng)皮損成纖維細(xì)胞中核較大，空泡較多，β-半乳糖苷酶陽性成纖維細(xì)胞的數(shù)量更高，衰老標(biāo)志物p16、p21 明顯上調(diào)，衰老的真皮成纖維細(xì)胞會減少細(xì)胞因子的分泌，可能加重白癜風(fēng)進(jìn)展[18]。肌成纖維細(xì)胞和早衰表型的成纖維細(xì)胞可分泌衰老相關(guān)細(xì)胞因子，如IL-6 可能會導(dǎo)致黑素細(xì)胞損傷[19]。Dickkopf 相關(guān)蛋白1（Dickkopf-related protein 1，DKK1）在白癜風(fēng)患者皮損處的高表達(dá)，DKK1 主要由真皮成纖維細(xì)胞分泌，可促進(jìn)體外培養(yǎng)的黑素細(xì)胞增殖，抑制黑色素合成，誘導(dǎo)黑素細(xì)胞衰老。外源性DKK1 可處理黑素細(xì)胞，導(dǎo)致衰老標(biāo)志物的表達(dá)顯著上調(diào)，提示真皮中分泌的DKK1 可誘導(dǎo)黑素細(xì)胞衰老，其可能在白癜風(fēng)的發(fā)病中起著關(guān)鍵的作用[20]。黑素細(xì)胞是唯一在非曝光皮膚衰老過程中表達(dá)p16INK4A的表皮細(xì)胞，衰老的黑素細(xì)胞也可表達(dá)其他的衰老標(biāo)志物，如減少的高速泳動族蛋白1 和功能失調(diào)的端粒[21]。黑素細(xì)胞衰老與自噬密切相關(guān)，敲除小鼠自噬相關(guān)基因7小鼠表皮出現(xiàn)色素減退及毛發(fā)減少表型，自噬缺陷的黑素細(xì)胞可提前成熟進(jìn)入生長停滯狀態(tài)，同時導(dǎo)致活性氧損傷、泛素化蛋白和自噬接頭蛋白的積累[22]。綜上所述，黑素細(xì)胞衰老可能與色素減退性皮膚病的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。

4 衰老相關(guān)色素沉著

4.1 旁分泌因子促進(jìn)色素沉著

外界環(huán)境因素可加速皮膚衰老的過程，包括太陽照射、空氣污染、煙草煙霧等，皮膚長期暴露在暴露物中會導(dǎo)致皮膚中活性氧的積累，促進(jìn)衰老相關(guān)的色素沉著的進(jìn)展[23]。紫外線照射皮膚后，角質(zhì)形成細(xì)胞通過p53 調(diào)節(jié)前阿片皮質(zhì)醇原、α 促黑素、內(nèi)皮素1、干細(xì)胞因子等旁分泌因子的表達(dá)，與黑皮質(zhì)素受體1 結(jié)合導(dǎo)致小眼畸形轉(zhuǎn)錄因子激活及黑色素生成增加[24]。隨著衰老的過程，機(jī)體會產(chǎn)生衰老相關(guān)的慢性炎癥，例如IL-1α、IL-6、IL-8 和腫瘤壞死因子-α 等，炎癥因子與皮膚色素沉著密切相關(guān)，衰老相關(guān)的炎癥因子可直接或者間接地調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞黑素合成[25]，旁分泌因子與黑素細(xì)胞衰老相關(guān)機(jī)制值得進(jìn)一步探究。

4.2 日光性黑子

不均勻的色素沉著是光衰老的典型標(biāo)志[26]，老年人曝光部位皮膚產(chǎn)生的直徑3 mm～3 cm 不等，可融合成片的色素沉著斑，稱為日光性黑子，是一種常見的衰老相關(guān)的色素沉著。日光性黑子和光衰老皮膚中血紅素氧合酶1 和核轉(zhuǎn)錄因子紅系2 相關(guān)因子2 表達(dá)降低，局部外用核轉(zhuǎn)錄因子紅系2 相關(guān)因子2 激動劑可通過IL-6、IL-6 受體α 信號改善人類衰老皮膚相關(guān)的色素沉著和紫外線誘導(dǎo)小鼠耳部皮膚色素沉著[27]。日光性黑子中內(nèi)皮素1、干細(xì)胞因子和腫瘤壞死因子-α 的表達(dá)明顯上調(diào)，導(dǎo)致黑素細(xì)胞持續(xù)合成黑色素[26]。日光性黑子真皮中觀察到p16INK4A陽性細(xì)胞數(shù)量明顯高于皮損周圍的正常皮膚，衰老細(xì)胞位于真-表皮交界處附近，其主要特征是衰老成纖維細(xì)胞的積累，基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1 的表達(dá)減少導(dǎo)致了皮膚色素沉著[28]。多次小劑量紫外線照射可誘導(dǎo)黑素細(xì)胞β-半乳糖苷酶陽性率增加，并調(diào)控衰老標(biāo)志物的表達(dá)，包括p21、p53 和層粘連蛋白B1，紫外線照射損害蛋白酶體并增加黑素細(xì)胞的自噬活性、細(xì)胞面積及細(xì)胞內(nèi)黑色素含量[29]。防曬抗衰可能是預(yù)防治療日光性黑子的一種策略。

4.3 黃褐斑

黃褐斑是一種常見的皮膚色素沉著型皮膚病，好發(fā)于面部，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。黃褐斑的組織病理學(xué)特征與光衰老皮膚有相似之處，例如日光彈力變性、基底膜改變、血管增加和肥大細(xì)胞數(shù)量增加[30]。衰老的成纖維細(xì)胞是促黑素生成因子的重要來源，有研究使用細(xì)胞衰老標(biāo)志物p16INK4A評估了38 例黃褐斑患者的病變皮膚和周圍正常皮膚，結(jié)果顯示：與周圍正常皮膚比較，皮損區(qū)域p16INK4A陽性衰老細(xì)胞較多，患者經(jīng)射頻治療后好轉(zhuǎn)，提示可能與衰老細(xì)胞減少及前膠原-1 的表達(dá)增加有關(guān)，衰老的成纖維細(xì)胞可能是黃褐斑潛在治療靶點[31]。黃褐斑皮損中生長分化因子15（growth differentiation factor 15，GDF15）陽性成纖維細(xì)胞明顯增加，紫外線誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞GDF15表達(dá)水平上調(diào)，通過β-連鎖蛋白/小眼畸形轉(zhuǎn)錄因子/酪氨酸酶信號通路刺激黑素細(xì)胞中的黑色素生成[32]，因此衰老成纖維細(xì)胞衍生的GDF15 可能是治療黃褐斑的靶蛋白。此外，衰老誘導(dǎo)黑素細(xì)胞黑素合成增加可減少紫外線誘導(dǎo)的基底層細(xì)胞DNA 損傷，提示黃褐斑的產(chǎn)生可能是一種重要的皮膚防御機(jī)制。

5 總結(jié)

皮膚色素紊亂是皮膚衰老的外在表現(xiàn)之一，可表現(xiàn)為色素減退，也可表現(xiàn)為色素沉著，嚴(yán)重影響患者的日常生活及工作，給患者造成巨大的心理壓力。目前關(guān)于皮膚衰老的研究主要集中在成纖維細(xì)胞及角質(zhì)形成細(xì)胞，對于黑素細(xì)胞自身衰老的研究相對較少，皮膚衰老過程中黑素細(xì)胞衰老相關(guān)機(jī)制也值得進(jìn)一步探究。皮膚中衰老的細(xì)胞可直接或間接地導(dǎo)致色素性皮膚病，提升人們防曬抗衰意識是預(yù)防色素性皮膚病發(fā)生的關(guān)鍵。