皮肤老化是一个生理问题，但人们对它的了解还比较少。许多研究表明，真皮细胞外基质（extracellular matrix，ECM）在皮肤老化中起着重要作用。然而，从出生到老年，细胞外ECM特征的变化及其参与真皮基质形成的分子机制仍不清楚。此外，ECM微环境如何支持皮肤在发育过程中功能的也知之甚少。
2021年11月26日，中国医学科学院北京协和医院冷泠团队联合军事医学研究院生命组学研究所马洁/朱云平团队在《Frontiers in Cell and Developmental Biology》杂志上联合发表了题为“Time-resolved extracellular matrix atlas of the developing human skin dermis”的论文，首次使用组织工程方法结合蛋白质组学技术以及生物信息学方法来研究皮肤老化过程中ECM的分子构成、差异和发育特征，并构建婴幼儿、青少年、成年和老年人四个年龄段皮肤ECM的特征图谱，为年龄特定的皮肤的细胞外基质组成提供了新的标准。此外，该工作还系统地分析了皮肤老化过程中不同类型的ECM蛋白的年龄特异性功能，为研究皮肤发育、衰老和损伤修复等相关疾病提供了新的方向。
此前，冷泠与马洁合作首次利用组织工程技术结合基质组学技术共同开发了新基质蛋白搜索工具和数据库《PeerJ》，并解析不同物种的皮肤细胞外基质蛋白功能特征《ACS Biomater Sci Eng》，以及皮肤瘢痕疙瘩组织微环境特征和治疗靶点《FASEB J》。此外，利用表皮干细胞/类器官培养体系《Stem Cell Res Ther》和组织工程皮肤模型《J Tissue Eng》揭示表皮干细胞的生长发育和命运决定。该研究进一步通过合作开发的基质组学解析不同年龄段生理状态下皮肤基质微环境的分子特征，为研究皮肤的发育、老化和皮肤疾病的再生和修复提供坚实的工作基础。
真皮细胞基质组成和紊乱是人类皮肤老化的主要驱动因素。然而，目前关于衰老对人类皮肤基质组影响的知识非常有限。该研究发现，作为人类皮肤的主要成分的胶原蛋白在不同的年龄有明显差异。幼儿和青少年皮肤中表达的主要胶原蛋白是基底膜胶原蛋白，而短链和纤维相关的胶原蛋白在成人和老年皮肤中更为丰富。与皮肤硬度和抗变形能力有关的蛋白多糖在幼儿皮肤中最为丰富，弹性蛋白微纤维相关的糖蛋白在幼儿和青少年皮肤中含量都很高。促进皮肤发育的生长因子和糖蛋白，在幼儿皮肤中富集。
另一方面，与表皮干细胞增殖和血管生成相关的蛋白多糖，以及与神经元发育相关的糖蛋白主要在成人皮肤中发现。而与损伤愈合相关的ECM，如纤维蛋白原相关糖蛋白、凝血调控蛋白，以及免疫刺激和炎症相关的蛋白多糖在成人皮肤中更多。有意思的是，骨化和纤维化相关的糖蛋白以及炎症和衰老相关的调控分子在老年皮肤中富集。这些结果解释了为什么皮肤在幼儿阶段年轻，而随着年龄增加年龄而衰老的原因。
综上，该工作对了解皮肤组织ECM微环境的生理和发育机制，以及预测皮肤组织老化和疾病状态具有潜在价值。同时，该研究促进了蛋白质组学在生物医学工程和再生医学方面的应用价值。
中国医学科学院北京协和医院冷泠和军事医学研究院生命组学研究所马洁、朱云平为共同通讯作者。军事医学研究院生命组学研究所李满生、李晓为共同第一作者。
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2021.783456/full