讓皮膚青春永駐的關鍵:膠原蛋白 COL17A1

好看的事物或外貌人人喜歡,常保青春更是人類千年來追逐的夢想。眾所周知「膠原蛋白」流失是皮膚衰老的罪魁禍首,暫且不論近年來打著膠原蛋白名號紛紛上市的保養產品之效果如何。最近 Nature 期刊發表的研究找到了膠原蛋白作用機制的解答,皮膚衰老與膠原蛋白 COL17A1 如何促進幹細胞競爭息息相關。

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撰文|楊朝傑

皮膚膠原蛋白 COL17A1 含量會隨年齡增長而減少

嬰兒出生時細嫩、吹彈可破的肌膚,隨著年齡增長皮膚逐漸老化,是由於皮膚防衛及修復機制失衡,導致的損害不斷累積。使得皮膚厚度變薄、失去彈性、脆弱、傷口癒合緩慢,以及角質細胞 (keratinocyte) 與黑色素細胞 (melanocyte) 含量減少,成人幹細胞 (adult stem cell) 的能力逐漸下降,這些都是皮膚老化的特徴,但老化動態變化過程的詳細機制仍不清楚。最近,日本東京醫科齒科大學團隊在 Nature 期刊發表研究報告,為我們提出了一種解答。

實驗首先證明小鼠尾巴上的皮膚與人類皮膚相似性極高,而且也以類似的方式老化,所以科學家選擇以小鼠尾巴皮膚,來進一步探討皮膚老化的可能因素。我們得先理解皮膚構造中,基底膜 (basement membrane) 負責擔任表皮層和真皮層之間的橋樑,而表皮細胞更新和損傷修復所需要的幹細胞得通過「半胞橋小體 (hemidesmosome)」附著在基底膜上。研究從小鼠皮膚及體外培養之人體表皮細胞的實驗都發現,隨著年齡增長,半胞橋小體明顯減少,而半胞橋小體中的「膠原蛋白 COL17A1」也隨之減少。

COL17A1 促進幹細胞良性競爭是防止皮膚老化的關鍵

膠原蛋白 COL17A1 的含量,也會因加速皮膚衰老的紫外線或過氧化氫等理化因素而減少。並且,在 COL17A1 基因剔除的小鼠皮膚更易衰老,傷口癒合能力變差,受到紫外線照射時更容易出現色素沉着 (pigmentation);反方面來看,在 COL17A1 基因過度表現的小鼠皮膚,傷口癒合能力較強,紫外線照射也不易出現色素沉着。從此項結果,也能夠體認到日常防曬的必要性啊。

研究觀察到的重點,還有發現 COL17A1 的表現量在不同幹細胞間存在差異,COL17A1 較多的幹細胞會牢固地附著於基底膜,並將附近 COL17A1 較少的幹細胞排擠出去。藉由促進細胞間的「良性競爭」,淘汰那些 COL17A1 較少、品質較差的細胞,留下品質較高的細胞,將有助於讓皮膚更為年輕並維持整體結構的完整性。然而,如果 COL17A1 較多的高品質細胞數量太少,產生的競爭壓力有限,就不能有效淘汰品質較差的細胞,反而造成劣幣驅逐良幣的情況,使得皮膚老化。

塗抹或食用的膠原蛋白難以防止皮膚老化

更吸引目光的是,研究還找出兩種化合物「Y27632」及「夾竹桃麻素 (apocynin)」,可以有效的在體外實驗中誘導人類角質細胞產生膠原蛋白 COL17A1,也可以促進小鼠皮膚的傷口癒合。總結來說,這項研究結果展示了 COL17A1 促進幹細胞間的競爭,對皮膚恒定性及老化的重要影響,意味著未來有機會開發出皮膚再生或抗老化的藥物或產品。

反觀現在市面上林林總總的膠原蛋白產品,甚至是富含膠原蛋白的食物,都被貼上了養顏美容的標誌。實際上,無論是塗抹還是食用的膠原蛋白產品,都難以在細胞中發揮作用,因為根據此項研究證實 COL17A1 膠原蛋白是由細胞自行產生,並非從外部補充。此外,塗抹的膠原蛋白因為分子大,而穿透皮膚的效果差;食用的膠原蛋白進到腸胃消化後,其結構會被破壞,最後分解成胺基酸,就跟食用一般蛋白質相同。

所以,希望皮膚擁有真正有效的青春之泉,還得靠科學家們多加把勁了。

 

參考資料:

  1. Liu N1, et al. Nature. 2019 Apr;568(7752):344-350. Stem cell competition orchestrates skin homeostasis and ageing.
  2. Bilousova G, et al. Nature. 2019 Apr;568(7752):318-319. Elimination of unfit cells in young and ageing skin.
  3. 楊嘉慧,科學人,2011,細胞的支架:膠原蛋白

 

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作者:楊朝傑  成大微免所碩士,曾著有《圖解醫學》一書,樂於將醫學新知以淺白的文字讓更多人了解。

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