MMP及MAPK调控胶原重构在强脉冲光嫩肤中的作用和机制研究

Ultraviolet (UV) induced mitogen-activated protein kinase (MAPK)activation promote the expression of matrix metalloproteinase (MMP), inhibit the proliferation in human skin fibroblast(HSF)and then affect the collagen synthesis and degradation, which contribute to skin photoaging. Recent literature and our published studies demonstrated increased MMP expression and collagen synthesis in intense pulsed light (IPL) irradiated human skin, indicating a constructive role of MMP in IPL induced collagen remodeling. As compared the IPL induced MMP expression pattern with that of UV, we found that the IPL induced MMP expression pattern may enhance the removal of aging collagen, which could promote the new collagen synthesis. Studies also showed that the MAPK pathway activated in HSF following IPL irradiation. The underlying mechanism involved in MAPK regulated MMP expression, HSF proliferation, and collagen remodeling remains unclear. The aim of this project was to investigate the role and mechanism of collagen remodeling in IPL photorejuvenation, to elucidate the mechanism involved in MAPK induced MMP expression, HSF proliferation, collagen synthesis and the ultrastructural basis. This study would discover the new mechanism from a perspective of dynamic balance of collagen metabolism in wound healing, which would make important theoretical significance.

在皮肤光老化过程中，紫外线通过活化丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)促进基质金属蛋白酶(MMP)表达、抑制人皮肤成纤维细胞(HSF)增殖，进而促进胶原降解、减少胶原合成，引起皮肤光老化。最近的文献和我们已发表的研究证实，人皮肤在强脉冲光(IPL)照射后胶原合成增加，同时MMP表达增多，提示MMP可能具有建设性作用；我们将IPL与UV引起的MMP表达模式进行对比发现，IPL引起与UV不同的特定MMP表达模式，后者可能通过促进老化胶原清除和新生胶原合成起嫩肤作用。研究还发现IPL照射后HSF的MAPK活化，但对MAPK在调节MMP表达、HSF增殖及胶原重构中的作用和机制尚不清楚。本课题拟在此基础上，深入研究IPL嫩肤过程中MAPK在调控MMP表达、胶原重构、HSF增殖中的作用机制和超微结构基础。这些研究可从创伤修复、胶原代谢平衡的视角发现IPL嫩肤的新机制，具有重要的理论意义。

研究背景：研究表明，MMPs降解胶原参与了紫外线导致的皮肤光老化过程，此过程中MMPs表达受MAPK调节。我们已发表的研究发现，IPL照射后人皮肤MMPs表达升高，其MMPs表达模式与紫外线导致的老化皮肤中MMPs表达模式不同。同行的研究发现，IPL通过调节ERK、JNK、p38调控成纤维细胞增殖、MMPs表达及胶原代谢从而发挥治疗皮肤老化作用，但具体机制不清。. 研究内容及结果：本课题在前期基础上，深入研究IPL嫩肤过程中MAPKs在调控MMPs表达、胶原重构、成纤维细胞增殖中的作用和机制。在体实验发现，IPL照射后豚鼠表皮增厚、角质层增厚、角质层层数增多，经皮失水量降低、表皮含水量增多、皮肤弹性增加，提示IPL照射后表皮增殖、屏障功能增强，表明表皮及角质形成细胞也参与了IPL治疗皮肤老化过程。天狼星红和马松染色显示真皮胶原增多、趋于致密。电镜观察，与对照组相比，IPL照射后第1天成纤维细胞粗面内质网增多、线粒体肿胀、染色质边集，IPL照射后第7天、第15天粗面内质网扩张，线粒体嵴紊乱、减少、消失。免疫组化结果显示IPL照射后角质形成细胞MMP-1表达增加。细胞实验显示，IPL照射后HaCaT细胞c-jun表达增加，ERK和JNK表达增加，以JNK增加最为显著，同时c-jun表达增加，提示IPL通过活化ERK进而激活AP-1促进了HaCaT细胞增殖。Westernblot检测IPL对角质形成细胞MMPs表达的影响，发现IPL照射后HaCaT细胞的MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9表达均升高。. 科学意义：本课题通过体内外实验，初步明确了IPL对豚鼠皮肤和HaCaT细胞MAPKs/AP-1/MMPs表达的影响和动态变化规律，分析了MAPKs/AP-1对MMPs表达、胶原合成的调节作用，初步阐明了IPL嫩肤过程中MMPs及MAPKs调控胶原重构的作用机制。