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目的:
皮肤是人体最大的器官,长期暴露于紫外线(Ultraviolet, UV)的辐射下,可引起皮肤光损伤,包括光老化和皮肤癌。UV的波长为100nm-400nm,通常分为波长为320nm-400nm的紫外线(UltravioletA,UVA),波长为290nm-320nm的中波紫外线(Ultraviolet B,UVB)和波长为100nm-290nm的短波紫外线(UltravioletC,UVC)。地球表面的紫外线辐射大约95%-98%是UVA,2%-5%为UVB,几乎所有的UVC完全被平流层的臭氧吸收。UVA与UVB辐射均可与皮肤光损伤有关,但UVA的剂量是UVB的10-1000倍,并且能够透入皮肤深层,因此我们此次研究选择UVA和皮肤成纤维细胞作为皮肤光损伤的分子水平研究基础。
皮肤光损伤在外观上主要表现为:皮肤粗糙、松弛、皱纹、不规则色斑和毛细血管扩张,严重者发展为皮肤癌,故防护UVA,延缓光损伤日益受到人们的关注,已经成为人们日常生活重要方面,但UVA引起皮肤发生光损伤的具体机制尚不清楚,我们研究UVA辐射对体外培养的人皮肤成纤维细胞形态、增殖活性及IL-1α、IL-邛、IL-6蛋白水平的影响,初步探讨UVA致人皮肤成纤维细胞损伤的可能机制以及白藜芦醇(Resveratrol,RES)对长波紫外线(Ultraviolet A,UVA)辐射后人体成纤维细胞增殖活性及转录因子-κB(nuclear factor-κB,NFκB)、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)、IL-1β、IL-6 mRNA的表达水平和IL-1α、IL-1β、IL-6的蛋白水平的影响,探讨白藜芦醇对UVA辐射致人皮肤成纤维细胞损伤的光防护作用机制。
方法:
取第四代对数生长期的人体成纤维细胞,分为空白对照组、低剂量辐射组、中剂量辐射组及高剂量辐射组。接受辐射的三组细胞分别予IJ/cm2、5J/cm2和10J/cm2剂量的UVA后继续培养6h、24h、48h、72h。采用倒置相差显微镜观察细胞形态、四甲基偶氮唑盐比色实验(MTT)法检测细胞的增殖活性、酶联免疫吸附实验(ELISA)法检测培养上清液中IL-1α、IL-1β、IL-6的蛋白水平。
另取第四代对数生长期的人体成纤维细胞,用MTT法检测0.01mmol/L、0.1mmol/L、0.5mmol/L、1.0mmol/L白藜芦醇分别处理后的6h、24h、48h、72h细胞增殖活性,筛选出适宜的浓度。以1J/cm2、5J/cm2、10J/cm2UVA辐射细胞后立即加入适宜浓度的白藜芦醇,继续培养6h、24h、48h、72h,MTT法检测细胞的增殖活性,ELISA法检测上清液中IL-1α、IL-1β、IL-6蛋白水平,RT-PCR法检测5J/cm2UVA辐射后即刻加入适宜浓度白藜芦醇的NFκ、IL-1β、IL-6、MMP1、MMP3、MMP9、TIMP1的mRNA水平。
结果:
1、J/cm2UVA辐射后6h、24h、48h、72h成纤维细胞增殖活性与空白对照组无明显差异;5J/cm2UVA辐射后48h细胞增殖活性最低;10J/cm2UVA辐射后6h、24h、48h、72h细胞的增殖活性均受抑制,其中以辐射后24h细胞增殖活性最低。倒置相差显微镜从形态学上证实了5J/cm2和10J/cm2UVA辐射后细胞增殖活性的改变。中、高剂量UVA辐射后6h IL-1α、IL-1β、IL-6的蛋白水平显著高于空白对照组,且IL-1β、IL-6持续高水平表达至辐射后48h-72h。
0.01mmol/L、0.1mmol/L白藜芦醇对正常人体成纤维细胞增殖活性无明显影响,但0.5mmol/L、1.0mmol/L白藜芦醇显著抑制细胞的增殖活性,且浓度越大,细胞增殖活性越低。0.01mmol/L白藜芦醇对UVA辐射后细胞增殖活性有明显的保护作用,对各剂量UVA辐射后的IL-1α、IL-1β、IL-6的分泌有明显抑制作用。0.01mmol/L白藜芦醇对5J/cm2UVA辐射后NFκB mRNA的水平有明显抑制作用,达48h,而0.1mmol/L白藜芦醇仅在6h表现出抑制NFκB mRNA的水平作用;二者对IL-1β mR NA的水平均有明显的抑制作用,达24h,但72h时0.1mmol/L白藜芦醇上调IL-IβmRNA的水平;对辐射后IL-6 mRNA无影响;二者对MMP1mRNA的水平均有明显的抑制作用,较小浓度持续48h,而较高浓度仅在6h发挥作用,且两种浓度白藜芦醇均在余时间点上调mRNA水平;0.01mmol/L白藜芦醇在6h时上调MMP3 mRNA水平,余时间点的0.01mmol/L白藜芦醇与各时间点0.1mmol/L白藜芦醇均显著抑制MMP3 mRNA水平;二者仅在处理后48h对MMP9 mRNA表达有显著抑制作用;0.01mmol/L白藜芦醇仅在72h上调TIMP1mRNA水平,而0.1 mmol/L白藜芦醇在24h时即开始上调TIMP1的mRNA水平。
结论:
低剂量UVA辐射对人体成纤维细胞无明显的光损伤作用,中、高剂量的UVA辐射对人体成纤维细胞形态、增殖活性有明显的影响;UVA辐射对人体成纤维细胞的光损伤作用可能是通过上调IL-1α、IL-1β、IL-6蛋白水平而实现,辐射剂量越大,IL-1β、IL-6蛋白表达水平越高,成纤维细胞的形态变化越显著,而增殖活性越受抑制,其机制可能与UVA辐射刺激成纤维细胞分泌的IL-1α、IL-1β、IL-6有关。
白藜芦醇对UVA辐射后的成纤维细胞有明显的光防护作用,可能是通过下调和NFκBmRNA水平以及对IL-1β、IL-6进行转录后修饰,使炎性细胞因子的表达量减少,并且下调MMP1、MMP3、MMP9 mRNA及上调TIMP1mRNA水平。