实验研究
重组Ⅰ型胶原蛋白水凝胶促进光老化损伤修复的研究
中华医学美学美容杂志, 2024,30(2) : 163-172. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-0290.2024.02.016
摘要
目的

探讨构建自交联重组胶原蛋白水凝胶的可行性及其对紫外线诱导的光老化模型修复作用。

方法

2023年3—12月,于西北大学陕西省可降解生物医学材料重点实验室,使用不同浓度的重组胶原蛋白通过自交联制备重组胶原蛋白水凝胶,表征了水凝胶材料的物理机械性能,用MTT法、溶血试验检测水凝胶生物相容性;建立人皮肤成纤维细胞光老化模型,通过RT-qPCR检测炎症因子及ECM生成、降解相关基因表达量探究水凝胶分子水平改善光老化效果。建立紫外照射小鼠光老化模型,通过大体观察以评估水凝胶改善光老化效果,通过HE染色观察水凝胶的组织兼容性和降解性,通过RT-qPCR及免疫荧光染色探讨水凝胶作用机制。

结果

4 mg/ml、20 mg/ml和40 mg/ml的GEL-Ⅰ水凝胶均表现出良好的物理机械性能。生物相容性研究显示不同浓度的水凝胶细胞存活率>100%,具有促细胞增殖作用,且与重组Ⅰ型胶原蛋白的浓度呈正相关;3组水凝胶溶血率均<5%。qPCR显示HSF光老化模型中,与模型组相比,3个浓度的水凝胶组细胞中Bcl-2和TGF-β1显著升高(P<0.05),Caspase-3和Caspase-9显著下调(P<0.05),细胞凋亡程度显著降低。MMP-9基因水平下调(P<0.05),Col-Ⅰ、Col-Ⅲ和Vimentin基因显著上调(P<0.05)。光老化小鼠模型中,与模型组相比,水凝胶组的小鼠皮肤形成的皱纹更少。HE染色显示胶原蛋白纤维表达量丰富且紧密、角质层更加光滑;与模型组相比,GEL-Ⅰ能更好地降低活性氧含量,提高SOD活性,降低MDA表达(P<0.05),且呈浓度依赖性趋势,40 mg/ml组与对照组相比活性氧、SOD水平差异有统计学意义(P<0.05);天狼猩红染色显示水凝胶组组织中胶原蛋白含量显著增加(P<0.05),40 mg/ml组与对照组相比胶原含量显著增加(P<0.05);免疫荧光染色显示肿瘤坏死因子α、白细胞介素6、基质金属蛋白酶-9含量呈显著下降(P<0.05),且呈浓度依赖性。

结论

重组Ⅰ型胶原水凝胶可改善氧化应激和炎症微环境,降低皮肤组织活性氧,下调促HSF凋亡细胞因子和基质金属肽酶9,促进皮肤光老化细胞的功能恢复,提升细胞外基质成分表达,可有效改善光损伤皮肤。

引用本文: 黄长瑾, 雷桓, 唐晓军. 重组Ⅰ型胶原蛋白水凝胶促进光老化损伤修复的研究 [J] . 中华医学美学美容杂志, 2024, 30(2) : 163-172. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-0290.2024.02.016.
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光老化是皮肤衰老的重要原因[1],紫外线能够穿透皮肤,损伤皮肤细胞,破坏细胞外基质(extracellular matrix,ECM),进一步促进皮肤产生过量的活性氧(reactive oxygen species ,ROS),上调促炎性细胞因子和基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)表达[2,3,4]。炎症因子和MMP进一步促进ECM成分的降解[5]。细胞外基质的大分子比小分子更有利于细胞功能和减少炎症,在细胞外基质支持下,更有助于成纤维细胞粘附,提供更好的生态微环境,有助于细胞维持更好的形态[6]。胶原蛋白是哺乳动物皮肤外基质的主要真皮成分,具有生物相容性和可生物降解性,但同种异体或异种来源胶原蛋白存在免疫反应和动物源疾病的风险[7],且其制备的悬浮液存在分散性较差、在真皮组织中的融合度较差的问题[8,9]。本研究以重组胶原蛋白为原料,通过自交联技术制备具有较好物理性能的可注射水凝胶,观察在光老化模型中,不同浓度重组I型胶原水凝胶(recombinant type Ⅰ collagen hydrogel, GEL-Ⅰ)对皮肤外基质的改善和对光老化的抵抗作用。

 
 
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