水通道蛋白3在皮肤光老化中的机制研究

Aquaporin 3 (AQP3) is one of the liquid-glycerol channel proteins. AOP3-/- mice have a dry and shrinking skin. However, there are rarely research reports on its mechanism of cell senescence. Low dose of UVA radiation can promote autophagy and AQP3 expression although it can not induce cellular senescence in normal human skin fibroblasts (NHSFs). On the contrary, high dose of UVA radiation may inhibit autophagy and AQP3 expression and induce cell senescence meanwhile. AQP3 silencing can induce senescence with decreased autophagy in NHSFs. We infer that AQP3 may play an important part in photoaging of NHSFs by regulating autophagy. In the present study, we will clarify the roles of AQP3 in NHSFs photoaging by regulating expression of AQP3. And how autophagy takes part in the mechanism of process stated above will be investigated through RNAi and some other methods. Furthermore, mechanism of how AQP3 effects on NHSFs photoaging through regulating autophagy will be elaborated thoroughly in the aspects of oxidative stress, protein-protein interaction and some other angles. Finally, the mechanism will be verified in AQP3 knockout mice and AQP3 over expression mice in vivo. Our study aims to explore the roles and mechanism of AQP3 on NHSFs photoaging and provide theoretical foundation for the research field and therapeutic field of skin aging.

水通道蛋白3（AQP3）是一种水-甘油通道蛋白。AQP3-/-小鼠出现皮肤干燥、皱缩等衰老表现，但其在细胞衰老中的作用机制鲜有报道。我们的预实验发现，低能量UVA辐射人皮肤成纤维细胞（NHSFs）不足以引起细胞衰老，却能促进自噬和AQP3的表达；而高剂量UVA能诱导细胞衰老，并抑制自噬和AQP3的表达；AQP3沉默后，细胞自噬水平降低，出现衰老表型。我们推测：AQP3可能通过调控自噬在NHSFs光老化过程中起重要作用。本研究中，我们将先调节AQP3表达量，了解其在NHSFs光老化过程中的作用；再利用RNAi等方法探讨自噬在上述过程中的作用；然后从氧化应激、蛋白-蛋白相互作用等角度全面阐述AQP3通过调控自噬影响NHSFs光老化的机制；最后在AQP3敲除小鼠及过表达小鼠体内验证上述机制。最终明确AQP3在NHSFs光老化过程中的作用及机制，为探索皮肤衰老研究领域及治疗方法提供理论依据。

水通道蛋白 3是一种水-甘油通道蛋白。AQP3-/-小鼠出现皮肤干燥、皱缩等衰老表现，但其在细胞衰老中的作用机制鲜有报道。我们的前期研究发现，小剂量UVA单次辐射NHSFs，不能诱导细胞衰老，但AQP3表达增高；小剂量UVA重复5天辐射NHSFs，可诱导细胞衰老，此时AQP3表达下降；降低表达AQP3的NHSFs出现衰老表型，接受小剂量的UVA单次辐射可加重衰老；而过表达AQP3可使NHSFs在接受小剂量UVA重复5天的剂量辐射时的衰老减轻。在后续的机制研究中我们发现，小剂量UVA单次辐射NHSFs，细胞自噬水平增高；小剂量UVA重复5天辐射NHSFs，自噬水平下降；降低表达AQP3的NHSFs，自噬水平降低，小剂量的UVA单次辐射可使自噬水平进一步降低；而过表达AQP3，使NHSFs的自噬水平增加，在接受小剂量UVA重复5天的剂量辐射时的亦可减轻白噬水平的降低。该部分机制研究初步明确了，AQP3通过影响细胞自噬，在人皮肤成纤维细胞光老化过程中的发挥保护性作用。.为进一步明确AQP3通过影响自噬参与细胞光老化过程的具体机制，我们利用前期构建的光老化细胞模型和稳定转染的细胞株，检测了细胞内H202水平，以及ERKl/2、JNK／SAPK、p38 MAPK及mTOR磷酸化水平以及LC3 II／I和P16的蛋白表达水平。研究发现：低表达AQP3的NHSFs，胞内H202水平增加，低剂量UVA单次辐射即可使胞内H202水平进一步升高；高表达AQP3可显著减少NHSFs在接受低剂量UVA重复5天辐射时升高的胞内H202水平；抑制剂降低胞内H202水平后，可使MAPKs的JNK／SAPK、P38 MAPK、ERK磷酸化水平下降；分别抑制三种MAPKs磷酸化后，只有JNK／SAPK、p38 MAPK抑制剂诱导了LC3 II／I水平增高，P16表达下降。说明，三条MAPKs途径中JNK／SAPK、p38 MAPK途径参与了AQP3调节白噬和影响光老化的过程；而AQP3介导的H202的跨膜转运，是活化MAPKs途径的重要因素。本研究中，我们还通过AQP3同DEDD的内源性CO-IP实验从蛋白-蛋白相互作用等角度较为详细地阐述了 AQP3 通过调控自噬影响 NHSFs 光老化的机制；最后在 AQP3 敲除小鼠及过表达小鼠体内验证了上述机制。 初步探索了AQP3的光老化机制。