天天熬夜的科研党有救了!刘光慧等 Dev Cell 发布皮肤衰老单细胞图谱,发现槲皮素能延缓衰老

皮肤不仅仅是人体最大的器官,它还防止我们脱水,减轻紫外线的伤害,抵御病原入侵... 它是那个一直坚守岗位,保护我们不受外界各种危险因素损害的物理屏障

 

爱美之心,人皆有之!然而岁月的痕迹往往首先展露在脸上特别是科研党,面对熬夜后逐渐增大的眼袋无能为力...


随着年龄的增长,眼部皮肤首先松弛,逐渐失去活力,产生皱纹,眼袋等,更有甚者,衰老引起的皮肤疾病覆盖了常见的干性湿疹到危及生命的皮肤癌症等等。

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图片来源:站酷海洛 Plus

然而,由于皮肤细胞组成的高度异质性,传统技术难以揭示皮肤衰老过程中的细胞学和分子生物学基础,目前的保健抗衰措施多是从全身性、系统性研究中获得或发展而来。

 

因此破解皮肤衰老过程中的分子密码具有重要的科学和临床意义

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 图片来源:Developmental Cell

2020 年 11 月 24 日,中科院动物所刘光慧课题组曲静课题组与中科院北京基因组研究所张维绮课题组等联合在 Developmental Cell 发表题为 A single-cell transcriptomic atlas of human skin aging 的研究论文。该研究系统绘制了 人类皮肤衰老过程中的单细胞转录组图谱揭示了年龄伴随的转录因子表达失调是人类皮肤衰老的驱动因素

 

同时,研究团队发现两种细胞类型特异性转录因子 KLF6(表皮基底细胞)和 HES1(真皮成纤维细胞)下调是引发皮肤衰老的驱动力

 

研究同时发现天然化合物槲皮素能够延缓人真皮成纤维细胞衰老,为干预皮肤衰老提供了新策略。

 

 

研究内容:

 

1,单细胞转录组表征鉴定衰老过程中皮肤细胞类型及分布的变化

 

在该项研究中,研究人员分别获取了健康女性年轻、中年和年老人眼睑皮肤样品(眼部整形手术)进行研究。

 

通过免疫组化进行形态学分析,发现随着年龄的增长,皮肤出现表皮厚度、真皮胶原密度的降低等一系列变化

 

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 图片来源:Developmental Cell 

 

为进一步明确人皮肤衰老过程中的细胞和分子水平的改变,研究人员利用单细胞转录组学测序技术绘制了不同年龄段的多种皮肤细胞类型(包括表皮基底细胞、有棘细胞、颗粒细胞、黑色素细胞、真皮细胞等)的基因表达图谱。

 

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 图片来源:Developmental Cell

 

2,人体皮肤衰老过程中不同细胞类型的基因表达谱发生改变

衰老往往导致转录噪音增加,本研究中发现皮肤中年龄累计的转录噪音水平在成纤维细胞,内皮细胞和周细胞中更高,这些细胞对年龄增长导致的表型更为敏感。年龄相关的表达谱 GO 分析发现随着年龄增长而发生显著变化的通路

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 图片来源:Developmental Cell

此外,研究还发现不同年龄的皮肤细胞的 DNA 修复能力具有显著性差异,而中年组与老年组的皮肤相较于年轻组具有更为相似的转录组特征,光损伤、慢性炎症可能是眼部皮肤衰老的重要诱因,且在中年期已经导致皮肤发生显著的衰老相关变化

 

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 图片来源:Developmental Cell

 

 

3,表皮基底细胞 KLF6 下调是引发皮肤衰老的驱动力之一

 

皮肤在整个生命过程中不断再生,它的稳态是通过驻留在基底层的表皮干细胞的分裂来维持的。 表皮干细胞是否以及如何受到皮肤老化的影响仍然很大程度上是未知的。

 

因此,研究团队对人类表皮基底细胞的异质性进行了分析,并将其分为 6 个细胞亚群。

 

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 图片来源:Developmental Cell

 

进一步对基底细胞基因表达谱分析结合细胞生物学实验发现,表皮基底细胞中的 KLF6 生长控制转录因子的下调是引发皮肤衰老的驱动力之一

 

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 图片来源:Developmental Cell

 

4,真皮成纤维细胞 HES1 下调是引发皮肤衰老的驱动力之一

作者进一步研究了人类皮肤老化过程中真皮成纤维细胞基因表达的变化,发现转录因子 TFs 表达水平显著改变。结合细胞生物学验证发现,在人原代表皮角化细胞和原代真皮成纤维细胞中分别敲低 HES1 可加速细胞衰老,而在衰老的人原代真皮成纤维细胞中激活 HES1 则可延缓细胞衰老,提示 HES1 可能具有干预皮肤衰老的活性,HES1 下调是引发皮肤衰老的驱动力之一

 

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 图片来源:Developmental Cell

 

5,天然化合物槲皮素能够延缓人真皮成纤维细胞衰老

檞皮素(Quercetin),也称作五羟黄酮、檞黄酮,又称槲皮素,是一种植物性黄酮醇,属于多酚中的黄酮类化合物,存在于水果、蔬菜和谷物等植物中(茶叶,红洋葱中含量最高)

研究发现,天然化合物槲皮素不仅能延缓紫外线照射后的人原代真皮成纤维细胞的衰老,也能延缓 HES1 缺乏的人原代真皮成纤维细胞的衰老。

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 图片来源:Developmental Cell

 

 

研究总结:

  

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人皮肤衰老的单细胞转录组图谱研究

图片来源:Developmental Cell

该研究在首次报道了人类眼部皮肤衰老的单细胞转录组图谱,系统地解析了人类皮肤中多种细胞类型的衰老规律,揭示了发育相关转录因子表达下调、细胞自我更新能力降低、以及慢性炎症是皮肤衰老的主要特征,并且发现了延缓皮肤衰老、防治衰老相关皮肤疾病的潜在途径


熬夜科研,喝杯茶补补吧天天熬夜的科研党有救了!刘光慧等 Dev Cell 发布皮肤衰老单细胞图谱,发现槲皮素能延缓衰老天天熬夜的科研党有救了!刘光慧等 Dev Cell 发布皮肤衰老单细胞图谱,发现槲皮素能延缓衰老

 


相关数据已上传至衰老多组学数据库Aging Atlas

(https://bigd.big.ac.cn/aging/landscape?project=Human_Skin)

 

据悉,该研究由中国科学院动物研究所、中国科学院干细胞与再生医学创新研究院、中国科学院北京基因组研究所、首都医科大学宣武医院、北京协和医院、北京生命科学研究所等机构合作完成。

中国科学院动物研究所博士研究生邹治然、北京协和医院主任医师龙笑、首都医科大学宣武医院助理研究员赵倩、中国科学院动物研究所硕士研究生郑彦东宋默识研究员并列第一作者

中国科学院动物研究所刘光慧研究员曲静研究员、中国科学院北京基因组研究所张维绮研究员共同通讯作者

北京协和医院龙笑主任医师、中国科学院动物研究所宋默识研究员王思副研究员马帅助理研究员共同高级作者。研究受到宣武医院陈彪教授、北京生命科学研究所陈婷研究员、中南大学湘雅医院李吉教授、中国科学院上海营养与健康研究所张亮研究员、北京大学汤富酬教授、浙江大学郭国骥教授的指导与支持。

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参考文献:

DOI:https://doi.org/10.1016/j.devcel.2020.11.002

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