光老化皮肤CatG、MMPS对TGF-β/Smad通路的调控及交互作用研究

MMPRIntracellular enzyme and signal pathway interaction (cross-talk) is a key point in skin photoaging mechanisms and it has become a forefront hot topic in this field. Our previous studies and recent literatures have indicated that CatG play a important role in skin photoaging process and may interact with MMPS and TGF-β/Smad pathway in UV-induced collagen-I synthesis and decomposition, however its underlying cytobiologic and molecular-biologic pathway remain unclear so far. This study mainly focus on investigating the interaction (cross-talk) of Cat G, MMPS and TGF-β/Smad pathway as well as collagen-I metabolism changes by utilizing Anti-Cy3、(COL-1)ELISA、pSUPER and Anti-FITC in photoaged cell and artificial skin model. The result of this study may help in expanding a knowledge of photoaging mechanisms and benefit the development of new anti-photoaging drugs and chemicals in further research.

光老化机制的研究，细胞内酶及信号通路的相互作用（cross-talk）近年来已经成为最新的研究热点之一。我们的前期研究不仅与国外学者同期发现和证实了发现一种新型的组织蛋白酶CatG与皮肤光老化机制密切相关，近期的研究还提示其与MMPS蛋白酶、TGF-β/Smad信号通路有相互作用，通过共同影响I型胶原蛋白代谢参与皮肤光老化发生，但至今为止具体的机制尚不清楚。本研究拟用Anti-Cy3、(COL-1)ELISA、pSUPER、Anti-FITC等技术，研究光老化皮肤细胞内Cat G、MMPS与TGF-β/Smad信号通路相互作用的具体分子机制，及其在光老化真皮I型胶原蛋白合成/分解失衡中的作用。该研究不仅可进一步揭示光老化和日光相关性疾病的发生机理，使我们的研究紧跟国际前沿，而且可为光老化及相关皮肤病的防治提供新的靶点和思路，有十分重要的理论价值和实用意义。

我们的前期研究发现一种新型的组织蛋白酶CatG与皮肤光老化机制密切相关，且其与MMPS蛋白酶、TGF-β/Smad信号通路共同调控光老化皮肤I型胶原蛋白合成/分解平衡，但至今为止具体的机制尚不清楚。本项目研究CatG、MMPS对 TGF-β/Smad通路的调控及交互作用，探讨其在皮肤光老化发生机制特别是在I型胶原蛋白的合成/分解机制中的作用。在该项目研究中我们发现重复UV辐射上调CatG表达。进而抑制CatG后，TGF-β, smad 2, smad 3 及smad 4 表达分别下调为55.4±7.3%(P<0.01), 0.18±0.04%(P=0.04), 7.5±1.9%(P<0.01) 及5.2±1.4%(P<0.01); MMP-1, MMP-2及MMP-3也分别下调为 98.6±19.1%(P=0.03), 57.1±12.4%(P<0.01)及27.5±6.5%(P<0.01)。反之抑制MMPS后，TGF-β, smad 2, smad 3 及smad 4 表达分别下调为69.8±5.1%(P=0.02), 0.18±0.02%(P=0.04), 22.5±3.2%(P<0.01)及67.1±5.1%(P<0.01)，CatG表达及活性也下调为31.7±8.9% (P<0.01)。说明CatG、MMPS对 TGF-β/Smad通路通过协同调控作用参与光老化发生，且CatG与MMPS间也有相互协调作用。在胶原蛋白合成/分解平衡层面，我们发现大剂量的25J/cm2UVA诱导成纤维细胞，I型胶原纤维的合成，从辐射第1天起开始减少，随着辐射时间的延长，胶原纤维合成量逐渐降低。小剂量5J/cm2UVA诱导成纤维细胞，I型胶原纤维的合成，第1天代偿性合成增加，从第2天起胶原纤维合成量逐渐降低。我们进一步的功能探讨研究发现，慢性光损伤成纤维细胞转染GFP-CatD质粒96h后可见绿色荧光蛋白-cathepsinD在慢性光损伤细胞胞质内表达，该法可进一步用于CAT修复慢性光损伤成纤维细胞的机制的研究。在项目资助下我们进行的研究进一步揭示光老化和日光相关性疾病的发生机理，并为光老化及相关皮肤病的防治提供新的靶点、思路和方法提供了实验室研究依据。