JCB:揭示表皮干细胞迁移促进皮肤再生机制

发布时间:2021-10-18 09:13:24
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2021年10月17日讯/生物谷BIOON/---虽然有时难以接受,但随着年龄的增长,我们身体中的许多方面都会发生变化。其中之一就是皮肤的再生能力。年老皮肤在愈合伤口方面不如年轻皮肤好。然而,这背后的分子和细胞机制基本上是未知的。


如今,在一项新的研究中,来自日本东京医科牙科大学、爱媛大学、大阪大学和国际医疗福利大学的研究人员发现表皮干细胞(epidermal stem cell)在受伤后修复皮肤的能力可能与它们向受伤处迁移的能力有关。相关研究结果发表在2021年11月1日的Journal of Cell Biology期刊上,论文标题为“EGFR-mediated epidermal stem cell motility drives skin regeneration through COL17A1 proteolysis”。

表皮干细胞,也被称为角质细胞干细胞(keratinocyte stem cell),负责通过一种称为再上皮化的过程进行皮肤再生和伤口闭合。论文共同通讯作者、东京医科牙科大学的Daisuke Nanba解释说,“活体成像和计算机模拟实验表明,人类表皮干细胞的迁移能力与它们的增殖和再生能力相联系,年老表皮干细胞的迁移能力明显下降。”

为了了解年老表皮干细胞的迁移能力下降背后的机制,这些比较了来自年轻小鼠(12周大)和年老小鼠(19-25个月大)的表皮干细胞的伤口愈合和增殖能力。实验显示,一种名为表皮生长因子受体(EGFR)的特定分子驱动着表皮干细胞的迁移,而EGFR信号在年老表皮干细胞中减少。EGFR的作用是阻止一种特定类型的胶原蛋白---COL17A1---的降解,该胶原蛋白是将皮肤的各个层粘在一起所必需的。


EGFR信号通过TIMP1诱导让COL17A1保持稳定,这是肌动蛋白和角蛋白丝网络协调表皮干细胞迁移所必需的。年龄相关的EGFR信号下降导致受损的再上皮化和皮肤再生。图片来自Journal of Cell Biology, 2021, doi:10.1083/jcb.202012073。

有趣的是,COL17A1通过调节表皮干细胞中的肌动蛋白和角蛋白丝(keratin filament)网络,协调它们向损伤处迁移。这些作者发现,随着年龄的增长,EGFR信号的减少,从而导致COL17A1的水平降低,表皮干细胞的迁移能力降低,这会导致皮肤的再上皮化能力降低。

随着年龄的增长,皮肤伤口愈合能力的降低与所谓的慢性不愈合疾病(比如糖尿病溃疡和压疮)的产生有关。论文共同通讯作者、日本东京医科牙科大学的Emi Nishimura说,“尽管仍然需要开展进一步的调查,但是通过调节COL17A1的蛋白分解使之保持稳定是一种有希望的治疗方法,可以改善随着年龄增长而观察到的皮肤再生能力的下降,毕竟这种下降往往会导致溃疡等严重问题。”这项研究进一步阐明了伤口愈合的基本机制,并可能导致开发新的治疗方法来改善皮肤再生能力。

来源:生物谷