老化皮膚的膠原與彈性組織變化研究

[摘要]目的：探討光曝露情況及年齡因素對(duì)皮膚中彈性組織、Ⅰ/Ⅲ型膠原及基底膜Ⅳ型膠原的影響，進(jìn)而探索皺紋形成的組織學(xué)原因。方法：對(duì)80例取自不同年齡志愿者的曝光部位(眶周/前額、面頰)及非曝光部位(腹部/臀部)的皮膚組織進(jìn)行HE染色、weigert染色、苦味酸天狼猩紅染色及免疫組化處理，采用顯微形態(tài)觀察和半定量分析。結(jié)果：各部位皮膚基底膜內(nèi)Ⅳ型膠原的含量無差異；隨著曝光時(shí)間增加，前額/眶周皮膚中Ⅰ型膠原減少率最大，彈性變性物質(zhì)增加率最大。結(jié)論：前額/眶周皮膚的膠原顯著減少和彈性變性物質(zhì)明顯增生，是該部位皮膚皺紋早發(fā)的重要原因。

[關(guān)鍵詞]光老化；皺紋；膠原；彈性組織

[中圖分類號(hào)]Q591.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008－6455(2007)06－0727－04

皮膚老化按其成因分為內(nèi)源性和外源性。內(nèi)源性皮膚老化主要是指隨著年齡增長而出現(xiàn)的全身皮膚松弛和皮紋加深，是不可避免的。外源性皮膚老化主要是指光老化，即紫外線反復(fù)照射造成曝光部位的皮膚出現(xiàn)粗糙、干燥、皺紋深大等現(xiàn)象，是可以預(yù)防和避免的。老化皮膚影響容貌，功能受損，甚至對(duì)心理和自信構(gòu)成陰影。其中，皺紋是老化最明顯的外在表現(xiàn)，因此預(yù)防和延緩皺紋形成日益成為皮膚醫(yī)學(xué)美容學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)。

真皮組織學(xué)改變是皮膚外在特征的物質(zhì)基礎(chǔ)。本研究對(duì)比曝光和非曝光部位皮膚，探索皺紋早發(fā)的皮膚(前額和眶周皮膚)、皺紋晚發(fā)的皮膚(面頰皮膚)及非曝光皮膚(腹部和臀部皮膚)內(nèi)膠原和彈性組織的差異。

1 材料和方法

1．1 標(biāo)本來源及制備：正常皮膚標(biāo)本共80例(男女不限，年齡為18～87歲)。清潔取材，10％甲醛液浸泡固定，石蠟包埋。

1．2 標(biāo)本分組：①根據(jù)皮膚部位是否曝光及皺紋容易發(fā)生的時(shí)間分為：皺紋早發(fā)的曝光皮膚(包括眼周皮膚18例和前額皮膚14例)；皺紋晚發(fā)的曝光皮膚(面頰皮膚17例)；非曝光皮膚(包括腹部皮膚28例和臀部皮膚3例)；②根據(jù)年齡分為：青年組(18～39歲)皮膚48例；中年組(40～59歲)皮膚18例；老年組(60～87歲)皮膚14例。

1．3 主要試劑：鼠抗人CollagenⅣ抗體(武漢博士德BM0025)；SP－9002生物素標(biāo)記山羊抗小鼠IgG(北京中杉)；Weigert氏液(間苯二酚一堿性品紅液)(標(biāo)準(zhǔn)配制)；苦味酸天狼猩紅染液(標(biāo)準(zhǔn)配制)。

1．4 主要操作步驟

1．4．1 常規(guī)HF染色，OlympusAX80顯微圖像攝取儀采圖。

1．4．2 免疫組化SAB法染色，Leitz labor Lux12POLS顯微圖像攝取儀采圖。問質(zhì)和細(xì)胞漿出現(xiàn)棕黃或深棕色染色者為陽性結(jié)果。

1．4．3 苦味酸天狼猩紅－偏振光法(Picrosirius－Polarization，PSP)：切片脫蠟脫水置于0.1％苦味酸天狼猩紅染液染色；碘酸鈉半氧化蘇木素復(fù)染；脫水、透明、封片后置于偏振光顯微鏡下觀察。亮黃，橙或紅色粗狀纖維為Ⅰ型膠原纖維。細(xì)長的綠色纖維為Ⅲ型膠原纖維。

1．4．4． Weigert彈性組織染色，Leitz labor Lux12POLS顯微圖像攝取儀采圖，藍(lán)黑色為陽性結(jié)果。

1．5 圖像分析

1．5．1 免疫組化分析：每張組織切片上隨機(jī)選擇3個(gè)基底膜視野，每個(gè)視野攝片l幅，每張切片共攝片3幅。Mediacy Image－ProPlus 4.5專業(yè)圖像分析軟件半定量每張攝片內(nèi)Ⅳ型膠原的含量，每張切片結(jié)果取其均值。積分光密度(Integral OpticDensity，IOD)越大，陽性表達(dá)越多。

1．5．2 彈性纖維分析方法同上，半定量分析彈性組織的含量及其IOD的改變。

1．5．3 苦味酸天狼猩紅染色分析方法同上，半定量分析Ⅰ型和Ⅲ型膠原含量。

1．6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理：應(yīng)用SPSS11.0統(tǒng)計(jì)軟件，進(jìn)行多組間單因素方差分(one－Way ANOVA)和兩兩組間的q檢驗(yàn)。各年齡組間差異和各部位組間差異用非配對(duì)t檢驗(yàn)。

2 定量分析結(jié)果

2．1 皮膚基底膜內(nèi)Ⅳ型膠原含量：不同部位基底膜內(nèi)Ⅳ型膠原含量相近，差異無顯著性(P＞0.05)。不同年齡皮膚基底膜內(nèi)Ⅳ型膠原含量相近，差異無顯著性(P＞0.05)。

2．2 膠原纖維

2．2．1 Ⅰ型膠原含量(見圖1.1～1.9)。

2．2．1．1 各部位皮膚的Ⅰ型膠原含量均隨年齡增加而遞減(P＜0.01)。與青年組相比(見圖1.1～1.3)，老年組前額/眶周皮膚的膠原減少15.87％，面頰部位減少13.54％，(見圖1.4～1.6)，腹/臀部位減少了9.58％(見圖1.7～1.9)。

2．2．1．2 各年齡組的前額/眶周皮膚的Ⅰ型膠原含量均最少(見圖1.1，1.4，1.7)，腹/臀皮膚的含量最多(P＜0.01)(見圖1.3，1.6，1.9)。青年組，前額/眶周皮膚比腹/臀皮膚的Ⅰ型膠原含量減少10.44％；中年組減少12.02％；老年組減少16.67％(見表1)。

2．2．2 Ⅲ型膠原含量：全部與I型膠原相反(見表1)。

2．3 彈性組織含量(見圖2.1～2.9)

2．3．1 前額/眶周皮膚(皺紋早發(fā)的曝光部位)彈性組織的面積及101)均隨年齡增加而增加(p＜0.01)(見圖2.1，2.4，2.7)。面頰皮膚(皺紋晚發(fā)的曝光部位)的彈性組織無明顯年齡差異(見圖2.2，2.5，2.8)。腹/臀皮膚(非曝部位)彈性組織的面積隨年齡增加而減少(P＜0.05)，IOD的改變無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(見圖2.3，2.6，2.9)。

2．3．2 在青年組，前額/眶周皮膚與腹/臀皮膚的彈性組織無明顯差異(見圖2.1～2.3)；在中年組，前額/眶周皮膚的IOD是腹/臀皮膚的2.38倍，面積值是6.21倍(見圖2.4～2.6)；在老年組，前額/眶周皮膚的IOD是腹/臀皮膚的6倍，面積值是21.45倍(見圖2.7～2.9)(見表2)。

3 討論

老化的皮膚常表現(xiàn)為松弛、皺褶、色素沉著等，其中皺紋是老化皮膚最顯著的特征。膠原是人體皮膚的主要結(jié)構(gòu)蛋白，是皮膚充盈和承受拉力的物質(zhì)基礎(chǔ)。彈性纖維維持皮膚收縮和順應(yīng)能力。完整規(guī)則的膠原纖維和彈性纖維不僅賦予皮膚正常形態(tài)，而且保障皮膚的光滑和彈性。因此，皺紋好發(fā)的皮膚內(nèi)膠原和彈性組織可能有著特殊的改變以致皺紋的形成。

臨床上皺紋多見于光曝露部位的皮膚。Fisher等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)uV連續(xù)照射無毛老鼠皮膚4天即可使皮膚內(nèi)Ⅰ型膠原含量降低58％，并且膠原含量的明顯下降幾乎與皺紋的形成同時(shí)發(fā)生。研究也發(fā)現(xiàn)光暴露的皮膚內(nèi)膠原總含量比非曝光皮膚減少20％。由此可見紫外線、膠原、皺紋三者的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metallopro-teinases，MMPs)可以降解膠原成分，其中以MMP－1最為重要。MMP－1的活性在光老化皮膚中高于內(nèi)源性老化皮膚。目前認(rèn)為，紫外線上調(diào)MMPs的活性，導(dǎo)致MMPs與其組織抑制劑(tissue inhibitor ofMMP－1，TIMP－1)，引起膠原的合成與降解失調(diào)，是光老化皮膚內(nèi)膠原含量減少的最主要原因。本研究結(jié)果證實(shí)紫外線和內(nèi)在老化均可下調(diào)Ⅰ型膠原，并且兩者同時(shí)存在時(shí)膠原減少的程度明顯變大。隨著曝光時(shí)間增加，前額/眶周皮膚的膠原減少率高于面頰部位，由于膠原減少的程度相對(duì)更大，皮膚失去支撐結(jié)構(gòu)而容易松弛，故而皺紋相對(duì)較早出現(xiàn)。因此避免或減少日曬對(duì)于維持膠原充足和保持皮膚充盈很必要。

基底膜連接表皮與真皮，是保持皮膚平整與屏障功能的物質(zhì)成分。Ⅳ型膠原是皮膚基底膜的重要組成。雖然研究發(fā)現(xiàn)UVB照射可以加速明膠酶對(duì)Ⅳ型膠原的降解。但是本研究數(shù)據(jù)顯示皮膚基底膜內(nèi)Ⅳ型膠原的含量在不同部位及不同年齡組之間沒有顯著性差異。這一結(jié)果與Boorsma等人的研究結(jié)果一致。

真皮中的彈性組織主要分為真皮淺層內(nèi)與皮膚表面平行的橫向彈性纖維，和垂直于表皮真皮連接界面的錨纖維。前者維持膠原纖維束的波動(dòng)，賦予皮膚收縮性。后者維持表皮與真皮的穩(wěn)定連接，保持皮膚表面平整。

紫外線作用下彈性蛋白酶的活性增加，導(dǎo)致彈性纖維破壞，同時(shí)成纖維細(xì)胞受損，產(chǎn)生大量異常彈性蛋白，因此彈性組織出現(xiàn)增生和變性。本研究發(fā)現(xiàn)，與面頰皮膚相比，隨著曝光時(shí)間增加，前額/眶周皮膚的彈性組織不僅含量和密度增加更多，而且形態(tài)學(xué)改變更顯著。顯微鏡下該部位皮膚的彈性纖維異常粗大、密集和扭曲，即彈性變性物質(zhì)口]，而錨纖維幾乎消失。此大量聚集的彈性變性物質(zhì)不僅導(dǎo)致皮膚增厚變硬，容易形成并加深皺褶，而且使得皺褶難以平復(fù)。同時(shí)，明顯減少的錨纖維導(dǎo)致表皮和真皮的連接功能減退，表皮不穩(wěn)定。因此前額/眶周皮膚相對(duì)更容易形成皺紋。