Cathepsin K在光老化皮肤弹性纤维变性堆积机制中的作用

弹性纤维变性及异常堆积是光老化特征性的病理改变之一，近年来已成为皮肤光老化机制研究的一个热点。国外及我们近期研究的结果表明，新的组织蛋白酶Cathepsin K在皮肤光老化，尤其是在弹性纤维的变性及异常堆积过程中有十分关键作用，该结果引起了国外同行的极大兴趣及引用，并已经用于激光皮肤年轻化治疗机制等方面的研究，但至今为止其具体的机制尚不清楚。本研究拟使用Oregon、DQ、CATK-GTP、 Lyso-Tracker Red+ DiIC18(3)荧光标记示踪技术及 TGase交联技术，从成纤维细胞的胞吞作用、Cathepsin K对变性弹性纤维降解活性的改变及胞内降解位置等方面进一步研究该酶在弹性纤维变性堆积中的作用及机制。该研究不仅可进一步揭示皮肤光老化的机制，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。

变性弹性纤维堆积是皮肤光老化的重要原因，然而其具体机制不明确。我们推测变性弹力纤维堆积可能与老化成纤维细胞对其的吞噬能力下降，或吞噬进入成纤维细胞后胞内降解能力下降有关，故本研究计划着重解决关于变性弹性纤维堆积机制的以下几个关键科学问题：1.在内吞环节：1）光老化的成纤维细胞内吞弹性纤维的能力是否下降？2）弹性纤维变性后（分解成小分子物质或桥联成大分子复合物）成纤维细胞对其的内吞能力是否下降？2.在胞内降解环节：1）我们前期的研究已经发现，光老化后成纤维细胞溶酶体内的Cathepsin K合成减少和/或活性下降，导致对内吞的弹性纤维的降解减少，我们进一步研究溶酶体内的Cathepsin K本身对变性后的弹性纤维的降解能力是否下降（由于变性而导致弹力纤维化学结构、空间构象和酶作用位点的改变）; 2）弹性纤维被成纤维细胞胞吞后，Cathepsin K 是在胞浆内还是在溶酶体内降解这些弹性纤维，或者两个位置均有？为解决以上几个关键问题，本项目按计划展开工作，目前以上问题基本得到了解决。为探讨Cathepsin K在UV所致弹性组织堆积中的作用，我们采用荧光标记示踪技术、共聚焦显微镜检测、Western blot、RT-PCR、流式细胞术等多种方法，发现连续UVA照射人皮肤成纤维细胞对弹性蛋白的胞吞能力没有明显改变，而对已胞吞的弹性蛋白的降解能力却明显下降。弹性纤维被成纤维细胞胞吞后，Cathepsin K 是在胞浆及在溶酶体均对弹性纤维有降解作用，但主要发生位置是溶酶体内。并发现Cathepsin K在光老化成纤维细胞中表达下调，可能导致成纤维细胞清除变性弹性纤维的能力下降，最终导致弹性纤维堆积于真皮层。同时还额外发现了UVA作用下cathepsin 的调控通路，发现cathepsin K的表达受MAPK/AP-1信号通路调控，cathepsinG与MMPS及TGF-b/Smad通路的有交互调控作用。我们的研究结果主要体现在发表的1篇SCI论文及6篇中文核心期刊中，另外还有2篇SCI文章已完成及投稿。已申报了广东省科技成果，并拟今年申请广东省自然科学奖励。