SIRT1通过抑制氧化应激和FOXO3a的乙酰化作用，保护人类真皮成纤维细胞免受UVA引起的光老化

《Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology》：SIRT1 protects against UVA-induced photoaging by suppressing oxidative stress and FOXO3a acetylation in human dermal fibroblasts

研究显示SIRT1激活剂SRT1720可减轻紫外线A诱导的皮肤氧化应激、DNA损伤及细胞衰老，其机制涉及SIRT1去乙酰化稳定FOXO3a，进而上调抗氧化基因表达并维持ECM稳态，且FOXO3a敲低完全抵消SIRT1的保护作用。

　　

马文娟|姜敏|张景涛|刘文杰|丹艳军|孙文佳|马莉|向雷红|任杰

复旦大学华山医院皮肤科，上海200040，中国

摘要

沉默信息调节因子1（SIRT1）通过何种分子机制保护皮肤免受光老化的影响目前尚未完全明了。本研究证明，反复的紫外线A（UVA）照射会降低人类皮肤和真皮成纤维细胞（HDFs）中SIRT1及其转录因子靶标FOXO3a的水平，从而建立了一种慢性氧化应激和衰老模型。我们发现，使用SRT1720药物激活SIRT1可以显著减轻UVA引起的损伤，降低氧化应激、DNA损伤（8-OHdG）、细胞衰老和细胞外基质（ECM）的降解。机制上，SIRT1去乙酰化并稳定Forkhead box O3（FOXO3a），使其能够转录上调关键的抗氧化防御基因（SOD2、HO-1、CAT）。重要的是，当敲低FOXO3a时，SIRT1的所有保护作用都完全消失，从而从基因上证实FOXO3a是必不可少的下游效应因子。我们的结果明确了SIRT1-FOXO3a去乙酰化轴作为协调抗氧化防御和ECM稳态的核心调控途径，强调了其作为减轻皮肤光老化的精准治疗靶点的潜力。

引言

光老化是指皮肤组织因长期暴露于太阳辐射而加速老化的现象，其中紫外线（UV）和高能可见光（蓝光）被认为是主要致病因素[1]。其临床表现包括粗糙的皱纹、皮革般的质地、增加的脆弱性和色素沉着[2]。其潜在的病理机制是多因素的，包括线粒体DNA损伤、端粒缩短、氧化应激、基质金属蛋白酶（MMP）过度表达和表观遗传变化[3]。其中，氧化应激被广泛认为是主要罪魁祸首[4]。特别是UVA照射会强烈诱导细胞内活性氧（ROS）的产生，进而促进基因组不稳定、凋亡信号传导以及ECM的MMP介导的降解，从而加速衰老表型的出现[5]。

SIRT1是一种依赖NAD⁺的去乙酰化酶，作为长寿的关键调节因子，通过靶向多种组蛋白和非组蛋白蛋白进行去乙酰化来对抗衰老和与年龄相关的疾病[6]。除了其在心脏保护[7]、肺部防御[8]、肝脏保护[9]和血糖控制[10]方面的已知作用外，SIRT1在皮肤生物学中的作用也越来越受到重视。值得注意的是，暴露在阳光下的皮肤中SIRT1的表达会减少，它调节参与应激反应的关键转录因子的活性[11]、[12]。在真皮模型中，SIRT1已被证明可以通过mTOR抑制[13]和P53去乙酰化[14]等途径减轻UV引起的损伤。SIRT1可能通过转录因子FOXO3a来协调抗氧化防御。在非皮肤系统中，SIRT1介导的去乙酰化可激活FOXO3a，增强参与抗氧化应激抵抗和DNA修复的基因表达[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]、[24]。此外，SIRT1的抑制与FOXO3a活性减弱和NF-κB驱动的炎症加剧有关[25]、[26]、[27]，这表明它在调节皮肤炎症反应中可能发挥作用。这种相互作用提示存在一个保守的细胞保护机制。然而，在真皮成纤维细胞（ECM的主要构建者）中，SIRT1-FOXO3a轴在对抗慢性UVA诱导的光老化中的功能意义、机制细节及其依赖性仍需进一步研究。

几个关键问题仍然存在：SIRT1和FOXO3a的水平降低是否是人类光老化皮肤的一致特征？SIRT1是否主要通过去乙酰化和激活FOXO3a来发挥其抗光老化作用？FOXO3a是SIRT1介导的保护作用中必不可少的下游介质，还是仅仅是一个并行成分？最后，这一轴如何将抗氧化防御与ECM稳态在转录水平上整合起来？

为了解决这些问题，我们将人类光老化皮肤的分析与人类真皮成纤维细胞（HDFs）中的生理相关慢性UVA暴露模型相结合。我们的发现定义了一条连贯的途径：SIRT1去乙酰化并稳定FOXO3a，使其能够转录调控双重防御机制，从而减轻氧化应激并保持ECM的完整性。我们提供了遗传学证据，证明FOXO3a是这一过程中SIRT1不可或缺的下游效应因子。这项工作阐明了SIRT1-FOXO3a轴作为皮肤光老化的核心调控节点，并强调了其作为靶向治疗策略的潜力。

材料

抗体的来源如下：COL1A1和MMP3（Abcam，马萨诸塞州剑桥）；P53（Cell Signaling Technology，CST）；P21（Cell Signaling Technology，CST）；SOD2（Proteintech，24127–1-AP）；CAT（Proteintech，66765–1-Ig）；HO-1（Proteintech，10,701–1-AP）；兔HRP（CST，#7074）；鼠HRP（CST，#7076）；α-微管蛋白和MMP-1（Proteintech）；SIRT1（Thermo Fisher Scientific）；以及乙酰化赖氨酸（CST）。SIRT1激动剂SRT1720来自Med ChemExpress（中国），聚苯来自Yeasen（中国）。

紫外线暴露导致人类皮肤老化，并与SIRT1/FOXO3a表达改变相关

为了确定紫外线暴露对人类皮肤的影响，我们收集了8组35-45岁成年人的样本，比较了暴露于阳光下的（头部和面部）和未暴露于阳光下的（背部和腹部）区域。Masson染色组织病理学分析显示，未暴露组织的真皮中蓝色染色的胶原纤维丰富且排列有序。相比之下，暴露于阳光下的组织中胶原减少，显得无序甚至断裂（图1A）。

讨论

皮肤光老化是由紫外线（UV）辐射引起的外在老化的一种表现形式，其特征是色素沉着、表皮改变以及细胞外基质（ECM）的严重紊乱，主要通过持续的氧化应激和基质金属蛋白酶（MMP）激活实现[28]、[29]、[30]、[31]、[32]、[33]、[34]。虽然不同类型的皮肤在内在机制和光保护能力上存在差异[35]、[36]、[37]、[38]，

CRediT作者贡献声明

马文娟：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，数据可视化，软件操作。姜敏：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿。张景涛：数据可视化，软件操作。刘文杰：方法学设计，数据管理。丹艳军：实验研究。孙文佳：实验研究，资金筹集。马莉：资源提供，概念构思。向雷红：项目监督，项目管理，数据管理。任杰：写作 – 审稿与编辑，数据可视化，验证，项目监督。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：81803152和81903232）的资助。该研究已获得复旦大学华山医院伦理委员会的批准（伦理批准编号：KY2022-1038）。我们感谢刘梦国博士和刘建兰博士提供皮肤组织样本。