補(bǔ)骨脂酚對(duì)光老化HSF細(xì)胞保護(hù)作用研究

劉國(guó)良 姚遠(yuǎn) 張寧 郭瑋 王瑤 劉斌

[摘要] 目的 研究補(bǔ)骨脂酚對(duì)中波紫外線（UVB）照射誘導(dǎo)的光老化人皮膚成纖維細(xì)胞（HSF）的保護(hù)作用。 方法 體外培養(yǎng)HSF細(xì)胞，分為空白組（正常培養(yǎng)，不進(jìn)行UVB輻射）、UVB模型組（UVB輻射）、雌二醇組及補(bǔ)骨脂酚低（1 μmol/L）、中（10 μmol/L）、高（100 μmol/L）劑量組。采用MTT法檢測(cè)細(xì)胞活力;采用Western blot法檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)Ⅰ型膠原蛋白（COL Ⅰ）、基質(zhì)金屬蛋白酶-1（MMP-1）和基質(zhì)金屬蛋白酶-3（MMP-3）的表達(dá)量;采用逆轉(zhuǎn)錄PCR法（RT-PCR）檢測(cè)細(xì)胞COL Ⅰ、MMP-1 mRNA的表達(dá)水平。 結(jié)果 確定光老化HSF細(xì)胞模型的最佳UVB照射劑量為25 mJ/cm2。與空白組比較，補(bǔ)骨脂酚低、中、高劑量組細(xì)胞活力及MMP-1、MMP-3、COL Ⅰ分泌差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）;UVB模型組的細(xì)胞活力、COL Ⅰ的表達(dá)水平顯著下降（P < 0.05），MMP-1和MMP-3的表達(dá)水平顯著上升（P < 0.05）;MMP-1 mRNA表達(dá)水平升高、COL Ⅰ mRNA表達(dá)水平下降（P < 0.05）。與UVB模型組比較，補(bǔ)骨脂酚低、中、高劑量組細(xì)胞活力、COL Ⅰ的表達(dá)量顯著上升（P < 0.05），MMP-1和MMP-3的表達(dá)水平顯著下降（P < 0.05），MMP-1 mRNA表達(dá)下降、COL Ⅰ mRNA表達(dá)上升（P < 0.05）。 結(jié)論 補(bǔ)骨脂酚能夠促進(jìn)HSF細(xì)胞COL Ⅰ表達(dá)，抑制MMP-1與MMP-3的表達(dá)，防護(hù)UVB對(duì)HSF細(xì)胞的損傷，發(fā)揮抗皮膚光老化的作用。

[關(guān)鍵詞] 中波紫外線;補(bǔ)骨脂酚;成纖維細(xì)胞;植物雌激素;光老化

[中圖分類號(hào)] R965.2? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1673-7210（2019）07（a）-0011-06

Study on protective effect of bakuchiol on photoaging HSF cells

LIU Guoliang1? ?YAO Yuan1? ?ZHANG Ning1? ?GUO Wei2? ?WANG Yao2? ?LIU Bin1

1.College of Jiamusi， Heilongjiang University of Chinese Medicine， Heilongjiang Province， Jiamusi? ?154007， China; 2.the First Clinical Medical College， Heilongjiang University of Chinese Medicine， Heilongjiang Province， Harbin? ?150040， China

[Abstract] Objective To study the protective effect of bakuchiol on photoaging human skin fibroblasts （HSF） induced by ultraviolet radiation B （UVB） irradiation. Methods HSF cells were cultured in vitro and divided into blank group （normal culture， no UVB radiation）， UVB model group （UVB radiation）， estradiol group and bakuchiol low （1 μmol/L）， medium （10 μmol/L） and high dose （100 μmol/L） groups. Cell viability was detected by MTT assay. The protein expressions of type Ⅰ collagen （COL Ⅰ）， matrix metalloproteinase-1 （MMP-1） and matrix metalloproteinase-3 （MMP-3） were detected by Western blot. The expression levels of COL Ⅰ and MMP-1 mRNA were detected by reverse transcription polymerase chain reaction （RT-PCR）. Results The optimal UVB radiation dose for photoaging HSF cell model was 25 mJ/cm2. Compared with the blank group， there was no significant difference in cell viability and secretion of MMP-1， MMP-3 and COL Ⅰ between the low， medium and high dose groups of bakuchiol （P > 0.05）; the cell viability and COL Ⅰ expression level in the UVB model group decreased significantly （P < 0.05）， the protein expression levels of MMP-1 and MMP-3 increased significantly （P < 0.05）; the mRNA expression levels of MMP-1 and COL Ⅰ decreased significantly （P < 0.05）. Compared with the UVB model group， the cell viability and COL Ⅰ expression in the low， middle and high dose groups of bakuchiol increased significantly （P < 0.05）， the protein expression levels of MMP-1 and MMP-3 decreased significantly （P < 0.05）， the mRNA expression levels of MMP-1 and COL Ⅰ increased significantly （P < 0.05）. Conclusion Bakuchiol can promote the expression of COL Ⅰ in HSFs， inhibit the expression of MMP-1 and MMP-3， protect UVB from damage to HSFs and exert anti-photoaging effects on skin.

[Key words] Ultraviolet radiation B; Bakuchiol; Fibroblasts; Phytoestrogen; Photoaging

由于地球臭氧層遭到破壞，加之戶外活動(dòng)隨著人們生活水平的提高而增加，過(guò)分暴露在紫外線下導(dǎo)致皮膚光老化[1]。皮膚光老化可導(dǎo)致皮膚干燥、毛細(xì)血管擴(kuò)張、色素沉著斑、甚至惡性腫瘤[2]。光老化皮膚的主要組織學(xué)特征是皮膚真皮層基質(zhì)構(gòu)成的改變，即膠原成分的減少和異常彈性纖維沉積[3]。雌激素對(duì)抗皮膚衰老效果顯著，但長(zhǎng)期應(yīng)用雌激素易產(chǎn)生皮膚色素沉著、婦科腫瘤、高凝血、高血壓等副作用[5]。植物雌激素是天然存在于某些植物中、具有雌激素效能的一類化合物。其因與雌激素結(jié)構(gòu)類似，可以與體內(nèi)雌激素受體結(jié)合模擬、干擾雌激素的生理生化作用[6]。體內(nèi)雌激素水平較低時(shí)，其具有擬雌激素作用[7];體內(nèi)雌激素水平較高時(shí)，其可發(fā)揮抗雌激素活性。因此，植物雌激素稱為“選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑”。

中藥補(bǔ)骨脂在治療光老化方面具有顯著效果[8]，而補(bǔ)骨脂富含多種植物雌激素成分。在前期研究基礎(chǔ)上，本研究從補(bǔ)骨脂中篩選出多種植物雌激素成分，其中以補(bǔ)骨脂酚的雌激素樣活性最強(qiáng)，且在治療光老化方面具有良好的效果，但其抗光老化作用機(jī)制尚未闡明。本研究以揭示植物雌激素抗皮膚光老化的作用機(jī)制為目的，選擇確切具有雌激素樣作用的植物雌激素補(bǔ)骨脂酚為研究對(duì)象，圍繞調(diào)節(jié)人皮膚成纖維細(xì)胞增殖能力及膠原合成與降解相關(guān)蛋白表達(dá)這一分子機(jī)制，開展植物雌激素抗光老化機(jī)制研究。

1 材料與方法

1.1 材料

人皮膚成纖維細(xì)胞（HSF，北京協(xié)和細(xì)胞中心提供）;補(bǔ)骨脂酚（南京澤朗科技有限公司，生產(chǎn)批號(hào)：072815）;鼠抗人MMP-1單克隆抗體（Santa Cruz公司，生產(chǎn)批號(hào)：20170513）;鼠抗人MMP-3單克隆抗體（Santa Cruz公司，生產(chǎn)批號(hào)：20170526）;鼠抗人I型膠原單克隆抗體（Santa Cruz公司，生產(chǎn)批號(hào)：20170521）;兔抗鼠β-actin單克隆抗體（Santa Cruz公司，生產(chǎn)批號(hào)：20170216）。

1.2 儀器

電泳儀（北京六一儀器廠，DYY-10C）;紫外光療儀（希格瑪，ss-03）;二氧化碳培養(yǎng)箱（上海印溪儀器儀表有限公司，LHH.CP-150）;酶標(biāo)儀（上海熱電儀器有限公司，SuPerMax 3100）;凝膠成像系統(tǒng)（BIO-RAD 公司，ChemiDocTM XRS+）。

1.3 試藥配制

雌二醇藥液制備：分析天平精密稱取雌二醇5.5 mg，4 mL無(wú)水乙醇溶解，500 μL吐溫-80助溶，950 mL 細(xì)胞培養(yǎng)基（DMEM）完全培養(yǎng)液混勻容量瓶定容至1 L，配制成20 μmol/L的母液，稀釋至終濃度10-3 μmol/L，調(diào)節(jié)pH至6.8，0.22 μm微孔濾膜過(guò)濾除菌。

補(bǔ)骨脂酚藥液制備：分析天平精密稱取補(bǔ)骨脂酚2.6 mg，用DMEM完全培養(yǎng)液溶解定容至100 mL，配制成200 μmol/L的母液，稀釋成1000、500、100、10、1 μmol/L梯度濃度藥液，調(diào)節(jié)pH至6.8，0.22 μm微孔濾膜濾過(guò)除菌。

1.4 人皮膚成纖維細(xì)胞培養(yǎng)

將細(xì)胞稀釋至3×105個(gè)/mL，將細(xì)胞懸液按1 mL/孔加入至6孔細(xì)胞培養(yǎng)板，20 μL/孔接種于96孔板中，置于CO2培養(yǎng)箱中孵育培養(yǎng)過(guò)夜。

1.5 造模

UVB照射劑量分別給予0、15、25、35、45 mJ/cm2。UV劑量=UV輻照強(qiáng)度×?xí)r間（s）強(qiáng)度。照射時(shí)，UV組96孔培養(yǎng)板離燈管8 cm。每孔加80 μL 磷酸緩沖鹽溶液（PBS）防止組織變干，照射完畢后PBS液清洗細(xì)胞2次，繼續(xù)培養(yǎng)24 h，采用MTT法檢測(cè)。

1.6 給藥

細(xì)胞接種96孔培養(yǎng)板中，細(xì)胞生長(zhǎng)至80%左右融合時(shí)，血清饑餓24 h后，加入高（100 μmol/L）、中（10 μmol/L）、低劑量（1 μmol/L）補(bǔ)骨脂酚孵育24 h，UVB照射，繼續(xù)培養(yǎng)24 h，棄上清液，收集細(xì)胞;或繼續(xù)培養(yǎng)48 h后，收集上清液，-20℃保存，待檢測(cè)?？瞻捉M則在相同培養(yǎng)條件下培養(yǎng)，且未經(jīng)UVB照射。

1.7 MTT法檢測(cè)細(xì)胞活力

96孔板中HSF接受不同濃度補(bǔ)骨脂酚預(yù)處理24 h，再照射相應(yīng)劑量UVB。繼續(xù)孵育24 h后，從CO2培養(yǎng)箱中取出96孔板，吸棄培養(yǎng)基，每孔加入90 μL新鮮培養(yǎng)基及10 μL 5 mg/mL MTT。將96孔板置于CO2培養(yǎng)箱中繼續(xù)孵育培養(yǎng)4 h。吸棄培養(yǎng)基，每孔加入100 μL二甲基亞砜（DMSO），震蕩混勻10 min。用酶標(biāo)儀測(cè)定570 nm處的吸光值，計(jì)算細(xì)胞活力。

1.8 Western blot法檢測(cè)細(xì)胞蛋白表達(dá)

從CO2培養(yǎng)箱中取出藥物處理過(guò)的6孔板，按100 μL/孔加入RIPA裂解液，轉(zhuǎn)移至1.5 mL EP管中，冰上孵育30 min。4℃，12 000 r/min離心15 min，將上清轉(zhuǎn)移至1.5 mL離心管中。電泳：濃縮膠電壓為80 V，電泳2 h。轉(zhuǎn)膜：恒壓80 V轉(zhuǎn)移60 min。封閉：封閉液室溫封閉2 h。一抗孵育：一抗（1∶500稀釋）及內(nèi)參蛋白β-actin一抗（1∶1000稀釋），4℃孵育過(guò)夜。二抗孵育∶二抗（1∶1000稀釋），在搖床上室溫孵育1 h。ECL發(fā)光：等量的A液和B液按1∶1混合。作用1 min左右，將膜放入化學(xué)發(fā)光成像儀內(nèi)，曝光照相及圖像分析。

1.9 RT-PCR法檢測(cè)基因表達(dá)

從CO2培養(yǎng)箱中取出經(jīng)實(shí)驗(yàn)分組給藥處理過(guò)的6孔板，按1 mL/孔加入Trizol試劑，室溫靜置2 min，用移液器將細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)移至無(wú)RNAase的1.5 mL的EP管中。按0.2 ml/mL Trizol比例加入氯仿。室溫靜置5 min，4℃、12 000 r/min離心5 min，將上層溶液小心轉(zhuǎn)移至新的EP管中。室溫靜置10 min后，4℃、12 000 r/min離心15 min。向含有沉淀的EP管中加入1 mL于-20℃預(yù)冷的75%乙醇，輕輕上下顛倒，洗滌沉淀，4℃、12 000 r/min離心5 min。移液器除去上清液，室溫放置5 min，干燥，用30 μL RNase-free水溶解沉淀。逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)：總RNA溶液稀釋至200 ng/μL。逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)在PCR儀中進(jìn)行，反應(yīng)條件：70℃ 5 min， 37℃ 5 min，42℃ 60 min，70℃ 10 min。反應(yīng)結(jié)束后，將cDNA溶液放置于4℃保存（長(zhǎng)期保存置于-20℃）。

在冰水浴上的PCR管中依次加入樣品、16.1 μL ddH2O、1.5 μL cDNA、2.5 μL 10×PCR Buffer、2.5 μL dNTP、1.3 μL MgCl2，最后加入0.1 μL Taq酶，各0.5 μL上游引物和下游引物，使PCR管內(nèi)終體積達(dá)到25 μL。將PCR管放入PCR擴(kuò)增儀上擴(kuò)增。引物的設(shè)計(jì)與合成由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司提供，以GAPDH為內(nèi)參照。見表1。

1.10 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析;計(jì)數(shù)資料用率表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)，以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 UVB照射劑量測(cè)定

照射劑量<25 mJ/cm2，基本不影響成纖維細(xì)胞的活力;照射劑量>25 mJ/cm2，明顯抑制細(xì)胞活性。提示25 mJ/cm2開始對(duì)成纖維細(xì)胞造成損傷，且隨著劑量的增大，細(xì)胞活力降低更明顯，呈劑量依賴性，UVB照射（25 mJ/cm2）對(duì)HSF細(xì)胞沒有明顯細(xì)胞毒性作用。因此，本研究選擇UVB（25 mJ/cm2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。見表2。

2.2 補(bǔ)骨脂酚對(duì)正常HSF細(xì)胞增殖的影響

補(bǔ)骨脂酚在100 μmol/L以下，不影響HSF細(xì)胞活性，與空白組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）;在500 μmol/L以上時(shí)，顯著抑制HSF細(xì)胞活性，與空白組比較，差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）。本研究選擇補(bǔ)骨脂酚1、10、100 μmol/L進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。見表3。

2.3 補(bǔ)骨脂酚對(duì)光老化HSF細(xì)胞增殖的影響

與空白組比較，UVB照射（25 mJ/cm2）后HSF細(xì)胞活力顯著下降，差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）;與UVB模型組比較，補(bǔ)骨脂酚低、中、高劑量組（1、10、100 μmol/L）HSF細(xì)胞活力顯著升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）。見圖1。

2.4 補(bǔ)骨脂酚對(duì)光老化HSF細(xì)胞MMP-1、MMP-3蛋白表達(dá)的影響

與空白組比較，UVB模型組HSF細(xì)胞中MMP-1和MMP-3蛋白表達(dá)量顯著增加，差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）;與UVB模型組比較，雌二醇組和補(bǔ)骨脂酚高、中、低劑量組HSF細(xì)胞中MMP-1和MMP-3蛋白表達(dá)量顯著降低，差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）。見圖2～3。

2.5 補(bǔ)骨脂酚對(duì)光老化HSF細(xì)胞COLⅠ表達(dá)的影響

與空白組比較，UVB模型組COLⅠ蛋白表達(dá)水平顯著降低，差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）;與UVB模型組比較，雌二醇組和補(bǔ)骨脂酚高、中、低劑量組COL Ⅰ蛋表達(dá)水平顯著升高，差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）。見圖4。

2.6 補(bǔ)骨脂酚對(duì)光老化HSF細(xì)胞MMP-1、COLⅠ mRNA表達(dá)的影響

與空白組比較，UVB模型組MMP-1 mRNA表達(dá)水平顯著升高，COLⅠ mRNA表達(dá)水平顯著下降，差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）;與UVB模型組比較，補(bǔ)骨脂酚低、中、高劑量組HSF細(xì)胞中MMP-1 mRNA表達(dá)水平顯著下調(diào)，COLⅠ蛋白mRNA表達(dá)水平顯著上調(diào)，差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）;與雌二醇組比較，補(bǔ)骨脂酚低、中劑量組MMP-1 mRNA 表達(dá)水平顯著上調(diào)，COLⅠ蛋白mRNA表達(dá)水平顯著下調(diào)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05），補(bǔ)骨脂酚高劑量組MMP-1和COLⅠ蛋白mRNA表達(dá)水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）。見圖5、表4。

3 討論

光老化是皮膚暴露在紫外線下而引起的皮膚結(jié)構(gòu)和功能的改變[9]。皮膚光老化導(dǎo)致皮膚粗糙、增厚、松弛、深而粗的皺紋，局部有過(guò)度的色素沉著或毛細(xì)血管擴(kuò)張，甚至可能引起惡性腫瘤（如日光角化病、鱗狀細(xì)胞癌、惡性黑素瘤等）[10]。紫外線導(dǎo)致的膠原纖維減少是皮膚光老化的重要原因，COLⅠ是皮膚真皮層主要的細(xì)胞外基質(zhì)成分，約占人體真皮蛋白質(zhì)總量的90%，膠原蛋白的變化主要是由基質(zhì)金屬蛋白分解而引起，MMPs在膠原降解和光老化發(fā)生起著重要作用，其中MMP-1、MMP-3是降解COLⅠ的主要酶[11-12]。

雌激素在對(duì)抗皮膚衰老方面作用顯著，但長(zhǎng)期應(yīng)用雌激素易產(chǎn)生皮膚色素沉著、婦科腫瘤、高凝血、高血壓等副作用[13-14]。中藥植物雌激素是一類結(jié)構(gòu)與雌激素相似的多羥基化合物，能夠與雌激素受體結(jié)合發(fā)揮雌激素樣作用，又可以與內(nèi)源性雌激素競(jìng)爭(zhēng)雌激素受體，從而發(fā)揮抗雌激素作用，抑制雌激素的副作用，其有望成為雌激素抗皮膚光老化的替代品[15-16]。

補(bǔ)骨脂酚是一種植物激素，具有抗衰老、抗氧化和抗凋亡等多種生物學(xué)活性[17-18]，而對(duì)光老化的保護(hù)作用尚未見到報(bào)道。UVB波長(zhǎng)短，穿透力強(qiáng)是造成皮膚光老化的主要原因。因此，本研究以UVB為光源，以人成纖維細(xì)胞為研究對(duì)象，參照大量實(shí)驗(yàn)研究和眾多參考文獻(xiàn)[19-20]的報(bào)道進(jìn)行體外培養(yǎng)人成纖維細(xì)胞光老化模型的構(gòu)建，并以此模型研究補(bǔ)骨脂酚的抗光老化作用。

本研究結(jié)果提示，UVB照射后HSF細(xì)胞增殖得到抑制，細(xì)胞中COL Ⅰ蛋白含量降低，而MMP-1、MMP-3含量增加，這與任捷[21]的研究結(jié)果一致，提示UVB照射后影響HSF細(xì)胞增殖，導(dǎo)致膠原蛋白合成減少，同時(shí)分解增加而導(dǎo)致皮膚光老化。補(bǔ)骨脂酚干預(yù)后，可降低UVB對(duì)HSF細(xì)胞的損傷作用，降低UVB對(duì)細(xì)胞增殖的影響，增加COLⅠ的合成以及mRNA的表達(dá)，下調(diào)MMPs蛋白的合成及mRNA的表達(dá)，從而降低膠原的分解，增加HSF細(xì)胞COLⅠ合成，最終起到防治HSF細(xì)胞光老化的作用。

植物雌激素樣物質(zhì)補(bǔ)骨脂酚具有防護(hù)皮膚光老化作用。在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，我們將針對(duì)其作用靶點(diǎn)進(jìn)行預(yù)防光老化作用機(jī)制研究，以植物雌激素與雌激素受體相互作用及相關(guān)信號(hào)通路進(jìn)行全面深入的研究，為植物雌激素預(yù)防皮膚光老化藥物的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

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