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。
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：
- Liu N1, et al. Nature. 2019 Apr;568(7752):344-350. Stem cell competition orchestrates skin homeostasis and ageing.
- Bilousova G, et al. Nature. 2019 Apr;568(7752):318-319. Elimination of unfit cells in young and ageing skin.
- 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，
