科学家在小鼠模型中逆转衰老的皮肤皱纹和脱发

皮肤起皱和脱发是衰老的标志。如果它们可以逆转呢？

Keshav Singh博士和他的同事在伯明翰的阿拉巴马大学开发的老鼠模型中做了这个实验。当一种导致线粒体功能障碍的突变被诱导时，老鼠在几周内就会出现皮肤皱纹和明显的脱发。当通过关闭导致线粒体功能紊乱的基因而恢复线粒体功能时，老鼠就会恢复到光滑的皮肤和厚实的皮毛，与同龄的健康老鼠没有什么区别。

据我们所知，这种观察是前所未有的，UAB医学院的遗传学教授辛格说。

重要的是，这种突变发生在一个影响线粒体功能的核基因中，这种微小的细胞器被称为细胞的动力源。细胞中大量的线粒体产生了90%的化学能细胞。

对于人类，在衰老过程中线粒体功能会下降，线粒体功能障碍会导致与年龄相关的疾病。线粒体DNA的缺失也与人类线粒体疾病、心血管疾病、糖尿病、与年龄相关的神经紊乱和癌症有关。

Singh说，这种小鼠模型应该为开发预防性和治疗性药物开发策略提供前所未有的机会，以增强线粒体功能，用于治疗与衰老相关的皮肤和毛发病理以及其他线粒体功能紊乱起重要作用的人类疾病。

当在食物或饮用水中添加抗生素强力霉素时，会引起小鼠模型的突变。这导致线粒体DNA的损耗，因为复制DNA的酶变得不活跃。

在4周内，这些老鼠出现了灰发、头发密度降低、脱发、行动迟缓和嗜睡，这些变化让人想起了自然衰老。在诱导突变后的4到8周内可以看到皮肤起皱，女性的皮肤皱纹比男性更严重。

戏剧性的是，这种脱发和皱纹皮肤可以通过关闭突变来逆转。下面的照片显示，经过2个月的强力霉素诱导后，老鼠的毛发脱落，皮肤起皱。一个月后，同一只老鼠停止了强力霉素诱导，线粒体DNA得以恢复。

当突变被诱导时，其他器官几乎没有发生变化，这表明与其他组织相比，线粒体在皮肤中起着重要的作用。

这些照片显示，经过2个月的强力霉素诱导后，老鼠的毛发脱落，皮肤起皱。一个月后，同一只老鼠停止强力霉素诱导，线粒体DNA得以恢复。

皮肤的皱纹变化与内在和外在老化的变化相似。内在老化是衰老的自然过程，外在老化是外部因素影响老化的结果，如皮肤因日晒过多或长期吸烟而产生的皱纹。

在这些细节中，诱变小鼠的皮肤显示出皮肤细胞数量增加、外层异常增厚、毛囊功能紊乱和炎症增加，这些似乎有助于皮肤病理。这类似于人体皮肤的外在老化。线粒体DNA缺失的小鼠细胞中四种衰老相关标记的表达也发生了变化，类似于内在衰老。

皮肤也显示出基质金属蛋白酶和它们的组织特异性抑制剂之间的平衡被破坏，这两种平衡是维持皮肤中防止起皱的胶原纤维所必需的。

诱导突变小鼠线粒体DNA含量降低，线粒体基因表达改变，参与氧化磷酸化的线粒体大复合物不稳定。

突变的逆转恢复了线粒体功能，以及皮肤和头发的病理。这表明线粒体是皮肤衰老和脱发的可逆调节因子，辛格称这一发现令人惊讶。

辛格说，这表明线粒体与细胞核的交叉对话背后的表观遗传机制在恢复正常皮肤和头发表型方面必须发挥重要作用。还需要进一步的实验来确定其他器官的表型变化是否也可以通过恢复线粒体DNA而逆转到野生型水平。

这篇论文发表在自然杂志《细胞死亡与疾病》(Cell Death and Disease)上，与辛格共同撰写。还有UAB皮肤科的Andrzej Slominski。