SIRT1/FOXO3通路调控紫外线氧化应激损伤及其在光老化发病中的机制研究

Photoaging is a condition of early aging induced by long-term ultraviolet (UV) irradiation. The detailed mechanism of photoaging remains unclear, while oxidative stress plays a core role and is regarded as a promising target of treatment strategy. Numerous disease model studies have reported that silent information regulator 1 (SIRT1) possessed anti-oxidative stress functions. In our preliminary study, we demonstrated that SIRT1 could enhance the sensitivity of fibroblasts to UV irradiation and this effect might be associated with its downstream target Forkhead box O3 (FOXO3). We thus formulate our hypothesis: SIRT1 might participate in the initiation and development of photoaging by negative feedback regulation upon oxidative stress and increasing the transcription activity of FOXO3. In this project, we plan to use primarily cultured human fibroblasts and photoaging mouse model to explore the effect and mechanism of SIRT1/FOXO3 pathway on the regulation of skin oxidative stress injury by UV. We expect this study would shed light on the mechanism of photoaging and provide evidence for developing new treatment targets of photoaging.

光老化是长期紫外线（UV）照射导致的皮肤过早老化，确切机制尚不明了，其中氧化应激在皮肤光老化过程中起核心作用，这也被视为研发治疗新策略的重要靶点。近年来在多种疾病模型中发现，沉默信息调节因子1（SIRT1）具有抗氧化应激能力。我们在前期工作中发现，SIRT1的减少增加成纤维细胞对UV的敏感，且这种作用可能与其下游靶点叉头框转录因子FOXO3有关。因此我们提出假说：SIRT1是通过对UV氧化应激后负反馈调节、提高FOXO3转录活性来参与皮肤光老化的发生发展。本课题以人原代真皮成纤维细胞和小鼠光老化模型为研究对象，探讨SIRT1/FOXO3通路在调控UV所致皮肤氧化应激损伤中的作用和机制，为进一步阐明光老化的发病机理，为探索合适的防治靶点提供理论依据。

光老化是长期紫外线照射导致的皮肤过早老化，确切机制尚不明了。本课题通过构建UVA所致皮肤成纤维细胞体外光老化模型，检测UVA辐照后细胞发生的氧化应激反应，以及细胞、健康皮肤组织沉默信息调节因子SIRT1和叉头框转录因子FOXO3a的表达情况。并进一步通过SIRT1激动剂SRT1720过表达SIRT1和FOXO3a-shRNA质粒敲减FOXO3a，检测UVA干预后细胞内ROS、细胞周期、细胞凋亡、以及细胞外基质组分和衰老相关标记物，检测FOXO3a和FOXO3a乙酰化水平，SIRT1表达情况，进一步明确SIRT1/FOXO3a通路调控光老化的作用机制。结果显示，UVA照射（每次照射剂量10J/cm^2，每隔24小时连续5次照射）成纤维细胞后，细胞出现增殖下降、合成胶原纤维下降、细胞外基质金属蛋白酶MMP1、MMP3表达升高，并提高细胞内ROS水平，使细胞周期阻滞在S期，细胞凋亡率增加，细胞周期阻滞相关蛋白P21升高，P53表达上调。临床样本中，对比非曝光部位，健康成人曝光部位组织中SIRT1和FOXO3a表达下降。UVA照射后，成纤维细胞SIRT1、FOXO3a表达下降，FOXO3a乙酰化增多。当过表达SIRT1后，FOXO3a表达上调，乙酰化的FOXO3a表达降低；成纤维细胞衰老相关β半乳糖苷酶染色下降，ROS减少，MMP1、MMP3、P21、P53表达下调，提示SIRT1能保护皮肤成纤维细胞光老化进程。而通过转染FOXO3a-shRNA干扰FOXO3a后进行UVA干预，当再次激活SIRT1后，SIRT1无法通过去乙酰化作用调控其下游的靶点FOXO3a，失去保护细胞预防光老化的能力。本课题通过研究SIRT1/FOXO3a通路在调控UVA所致皮肤氧化应激损伤中的作用和机制，为进一步阐明光老化的发病机理以及探索合适的防治靶点提供理论依据。