E3连接酶Hrd1在紫外线诱导的皮肤光老化中的作用及机制研究

UV-induced skin photoaging is a medical problem seriously affecting the health of human skin, however, its pathogenesis is not yet fully investigated. In recent years, E3 ubiquitin ligase Hrd1 has been demonstrated closely associated to the pathogenesis of many diseases. Our preliminary findings have revealed the high expression of Hrd1 in cultured skin fibroblasts and in mouse skin after UV irradiation, while the expression of IGF-1R showed the opposite phenomenon. More over, we have found that IGF-1R was the specific substrate of E3 ubiquitin ligase for recognition and degradation. Based on these interesting datas, we plan to study the Hrd1 effect on collagen and its mechanism in photoaging by in vivo and in vitro models, and point to clarify whether the E3 ubiquitin ligase Hrd1 regulating the IGF-1R signaling pathway by degradating IGF-1R, and eventually leading to collagen reduction in photoaging. In addition, further research focuses on whether the all-trans-retinoic acid resisting skin aging through E3 ubiquitin ligase Hrd1. In this study we explore the molecular mechanisms of skin photoaging from a new perspective and provide a new therapeutic target for anti- photoaging meanwhile.

紫外线诱导的皮肤光老化是严重影响人类皮肤健康的医学难题，其发病机制目前尚未完全研究清楚。E3连接酶Hrd1与很多疾病的发病密切相关，本课题的前期研究发现，E3连接酶Hrd1在UV照射后的体外培养皮肤成纤维细胞中及光老化模型小鼠皮肤中高表达；而IGF-1R在UV照射后皮肤成纤维细胞中表达下降；我们的前期实验结果还显示，IGF-1R是E3连接酶Hrd1的特异性识别降解底物。本课题拟运用体内、体外两个研究模型，以E3连接酶Hrd1为中心，全面研究E3连接酶Hrd1对皮肤光老化中胶原的影响及其作用机制，着力阐明E3连接酶是否通过降解IGF-1R从而调控IGF-1R受体信号通路，最终导致皮肤光老化中的胶原减少；同时进一步探讨全反式维甲酸是否也通过E3连接酶Hrd途径来发挥抗皮肤光老化作用。本研究一方面从一个全新的角度探讨了皮肤光老化的分子机制，另一方面也为抗皮肤光老化提供了新的治疗靶点。

紫外线诱导的皮肤光老化是影响皮肤健康的医学难题，其机制尚不完全清楚。前期研究发现，E3连接酶Hrd1在紫外线照射后的体外培养皮肤成纤维细胞中及光老化模型小鼠皮肤中高表达，而IGF-1R、Nrf2表达下降。同时，已有文献研究显示，IGF-1R、Nrf2是Hrd1的特异性识别降解底物，提示二者可能与Hrd1参与的皮肤光老化有关。.为阐明Hrd1参与皮肤光老化的作用机制，并进一步探讨ATRA能否通过Hrd1途径发挥抗皮肤光老化作用，本项目开展了系统的体内与体外实验，获得了预期的研究成果：.（1）在临床皮肤标本、BALB/C小鼠光老化模型及体外培养人皮肤成纤维细胞光老化模型中，我们对Hrd1及IGF-1R、I型、III型胶原、Nrf2等皮肤光老化相关表型进行检测，明确了紫外线辐射可上调皮肤成纤维细胞中Hrd1的表达，并抑制IGF-1R、I型、III型胶原、Nrf2的表达。.（2）我们通过病毒转染构建Hrd1基因过表达与敲减小鼠模型，以及Hrd1基因过表达与敲减细胞模型，检测转染Hrd1对紫外线诱导下IGF-1R、I型、III型胶原及Nrf2表达的影响，并进一步通过免疫共沉淀、免疫荧光等方法检测Hrd1与IGF-1R、Nrf2的结合情况。结果表明：Hrd-1能够通过直接与IGF-1R作用调控其表达。增加Hrd1的表达，可减少IGF-1R的表达，进而减少I型、III型胶原的表达，加重皮肤光老化；抑制Hrd1的表达，可增加IGF-1R、I型、III型胶原的表达，抑制皮肤光老化。同时，Hrd1与Nrf2存在共定位和内源性结合，下调Hrd1的表达，能增加Nrf2的表达，进而发挥光保护作用。.（3）我们以ATRA处理上述小鼠及细胞模型后，检测Hrd1与Nrf2的表达关系，以及紫外线诱导产生的活性氧与细胞毒性。结果表明：ATRA可逆转紫外线诱导的Hrd1表达上调，增加Nrf2的表达；过表达Hrd1可消除ATRA对紫外线诱导Nrf2表达减少的保护，并消除ATRA对紫外线诱导的活性氧产生和细胞毒性的对抗作用。证明ATRA可以通过下调Hrd1的表达激活Nrf2途径，保护皮肤成纤维细胞免受紫外线诱导的氧化损伤。.本项目全面研究Hrd1对皮肤光老化中IGF-1R、胶原、Nrf2的影响及其作用机制，从一个全新角度探讨了皮肤光老化的分子机制，也为寻找抗皮肤光老化新靶点奠定了基础。