發(fā)布時(shí)間：2018-03-16 20:04

  本文選題：光老化　切入點(diǎn)：紫外線　出處：《北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院》2011年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：研究背景：我們通常將皮膚老化分為內(nèi)源性老化與外源性老化兩類。影響后者最重要的因素就是紫外線UVA和UVB的照射,由此導(dǎo)致的皮膚老化即光老化。紫外線輻射早期僅引起皮膚皺紋,萎縮,色素沉著等老化表現(xiàn),后期嚴(yán)重時(shí)則可誘發(fā)相應(yīng)的皮膚疾病,甚至皮膚腫瘤。雖然目前對于光老化的研究很多,但對其生物學(xué)機(jī)制的了解尚不夠深入。同時(shí),目前對于皮膚光老化研究仍主要集中于皮膚單種細(xì)胞或皮膚亞單位(真皮,表皮或結(jié)締組織)研究范圍中,少有對全層皮膚整體的研究,尤其對亞裔漢族女性全層皮膚光老化研究甚少。本研究期望以漢族女性全層皮膚作為研究對象在基因水平上研究皮膚光老化的相關(guān)基因及生物學(xué)機(jī)制。 研究方法：我們選取來我院做全顏面除皺手術(shù)的21名女性患者作為研究對象,所有患者均統(tǒng)一了光老化程度,居住地域,發(fā)式,月經(jīng)史,家族史、既往疾病史等可能存在的影響因素。收集患者手術(shù)過程中廢棄的耳前皮膚(光暴露區(qū))和耳后皮膚(光保護(hù)區(qū))作為配對的光照組和對照組,應(yīng)用Illumina芯片進(jìn)行全基因組掃描尋找差異基因。對結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,并應(yīng)用G0對基因進(jìn)行功能聚類分析,應(yīng)用WebGestalt, DAVID和GSEA軟件對基因進(jìn)行功能富集分析。應(yīng)用Q-RT-PCR對差異基因進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。 研究結(jié)果：我們共發(fā)現(xiàn)1762個(gè)差異表達(dá)基因(P0.05)。其中,上調(diào)差異表達(dá)基因829個(gè),下調(diào)差異表達(dá)基因933個(gè)。通過GO數(shù)據(jù)庫對基因功能注釋并進(jìn)行基因功能聚類分析發(fā)現(xiàn),這些差異表達(dá)基因主要參與：免疫應(yīng)答,黏附與受體相關(guān)生物學(xué)過程,信號轉(zhuǎn)導(dǎo),轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié),炎癥反應(yīng),酶相關(guān)生物學(xué)過程,金屬離子結(jié)合,膠原與纖維蛋白相關(guān)生物學(xué)過程,細(xì)胞凋亡,血管發(fā)生,細(xì)胞增殖分化和發(fā)育,皮膚發(fā)育,代謝等生物學(xué)過程。同時(shí),我們應(yīng)用WebGestalt, DAVID和GSEA軟件中的" KEGG Table and Maps ", " KEGG Functional Annotation Chart"以及"KEGG pathways gene sets "功能模塊進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)該差異基因共富集通路11個(gè),其中上調(diào)通路3個(gè),下調(diào)通路8個(gè),包括細(xì)胞外基質(zhì)受體交互作用,TGF-β信號通路,細(xì)胞循環(huán),纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸降解,精氨酸、脯氨酸代謝,果糖、甘露糖代謝,鞘糖脂生化合成,色氨酸代謝,花生四烯酸代謝,氮代謝等。選擇HOXA5,LEPR, CLDN5,LAMC3以及CGA基因進(jìn)行Q-RT-PCR驗(yàn)證,結(jié)果一致性好。 研究結(jié)論：我們的研究顯示皮膚光老化是一個(gè)由多個(gè)基因和生物學(xué)通路參與的復(fù)雜生物學(xué)過程。其中有部分結(jié)果與以往研究互為驗(yàn)證,但是仍然有很多基因及生物學(xué)通路以往未有類似報(bào)道�？紤]我們是以全層皮膚作為研究對象,能更客觀反應(yīng)了光老化皮膚的生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)作用。我們的研究結(jié)果將為進(jìn)一步了解皮膚光老化機(jī)制及其相關(guān)疾病發(fā)生機(jī)理和臨床治療提供可信線索。我們僅僅對相關(guān)基因和生物學(xué)通路做了初步的探索和展示,仍需要更細(xì)致和深入的研究來了解其具體的作用機(jī)制。 研究背景：皮膚老化像一面鏡子可以反映人體的整體老化進(jìn)程。皮膚老化可根據(jù)老化因素分為外源性老化和內(nèi)源性老化。內(nèi)源性老化主要受遺傳背景、機(jī)體內(nèi)在內(nèi)分泌環(huán)境、代謝等影響。雌激素作為一種主要的性激素,對皮膚內(nèi)源性老化,尤其對女性內(nèi)源性皮膚老化發(fā)揮重要作用。女性絕經(jīng)后,雌激素分泌水平明顯下降,并隨著年齡增長而逐年遞減。伴隨雌激素變化,女性皮膚可出現(xiàn)明顯老化包括皮膚萎縮,干燥,皺紋增生,潮紅等。既往很多研究發(fā)現(xiàn),雌激素與皮膚內(nèi)源性老化存在密切聯(lián)系,同時(shí),雌激素替代治療也間接證明了雌激素對皮膚老化的作用。但是,雌激素對皮膚內(nèi)源性老化的具體生物學(xué)機(jī)制目前尚不明確,尤其對于漢族女性雌激素源性內(nèi)源性皮膚老化機(jī)制缺乏清晰的了解。而且,目前對于雌激素源性皮膚老化研究仍主要集中于皮膚單種細(xì)胞或皮膚亞單位(真皮,表皮或結(jié)締組織)研究范圍中,少有對全層皮膚整體的研究。本研究以全層皮膚作為研究對象在基因水平上探索雌激素源性皮膚老化的相關(guān)基因及生物學(xué)機(jī)制。 方法：我們選取來我院做全顏面除皺手術(shù)的13名老年女性患者(年齡范圍46-55歲,平均50.7歲),根據(jù)其月經(jīng)情況分為2組：絕經(jīng)組與未絕經(jīng)組。所有患者均統(tǒng)一了家族史、既往疾病史等可能存在的影響因素。收集患者手術(shù)過程中廢棄的耳后皮膚(光保護(hù)區(qū)),處理成全層皮膚后液氮保存,提取RNA并進(jìn)一步應(yīng)用Illumina芯片進(jìn)行全基因組掃描尋找差異基因。對結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,并對基因進(jìn)行功能聚類分析和功能富集分析。應(yīng)用Q-RT-PCR對差異基因進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。 結(jié)果：我們共發(fā)現(xiàn)244個(gè)差異表達(dá)基因(P0.05)。其中,上調(diào)差異表達(dá)基因131個(gè),下調(diào)差異表達(dá)基因113個(gè)。通過G0數(shù)據(jù)庫對基因功能注釋并進(jìn)行基因功能聚類分析發(fā)現(xiàn),這些差異表達(dá)基因主要參與：新陳代謝、細(xì)胞黏附、金屬離子結(jié)合、轉(zhuǎn)錄、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞凋亡、生物合成、泛素循環(huán)、免疫應(yīng)答、炎癥、發(fā)育等生物學(xué)過程。同時(shí),我們應(yīng)用WebGestalt工具和KEGG數(shù)據(jù)庫對基因進(jìn)行功能富集分析發(fā)現(xiàn)該差異基因共富集通路11個(gè),包括賴氨酸降解、β丙氨酸代謝、MAPK信號通路、胰島素信號通路、檸檬酸鹽循環(huán)通路、RNA降解通路等。 結(jié)論：我們的研究顯示雌激素與皮膚內(nèi)源性老化存在密切的聯(lián)系。這是一個(gè)由多個(gè)基因和生物學(xué)通路參與的復(fù)雜過程。其中有部分結(jié)果與以往研究互為驗(yàn)證,但是仍然有很多基因及生物學(xué)通路以往未有類似報(bào)道�？紤]我們是以皮膚作為研究對象,更客觀反應(yīng)了皮膚內(nèi)源性老化的生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)作用。我們的研究結(jié)果將對雌激素源性皮膚老化相關(guān)疾病以及雌激素替代治療的臨床研究提供可信線索。我們僅僅對相關(guān)基因和生物學(xué)通路做了一個(gè)初步探索和展示,仍需要更細(xì)致和深入的研究來了解其具體的作用機(jī)制。
[Abstract]:Background: we will usually be divided into endogenous aging skin aging and two types of exogenous factors affecting aging. The latter is the most important UVA and UVB ultraviolet irradiation, resulting in skin aging or photoaging. Ultraviolet radiation early only cause skin wrinkles, pigmentation, atrophy, aging, serious when can cause late the corresponding skin disease, and even skin cancer. Although there is a lot of research for light aging, but its biological mechanism is still not well understood deeply. At the same time, the skin photoaging research is still mainly focused on single skin cells or skin (epidermis or dermis subunit, connective tissue) in the study area, less on the study on the whole layer of the skin, especially the light aging of Asian Chinese women skin little studied. This research is expected to Han female skin as the research object at the gene level. To investigate the related genes and biological mechanisms of photoaging of the skin.
Methods: We selected our hospital 21 women whole face lift surgery as the research object, all patients were unified the degree of light aging, living area, hairstyle, menstrual history, family history, medical history and other factors may exist. The waste collected during surgery in patients with anterior ear skin (light the exposed area) and the posterior auricular skin (light protection zone) as a pair of light group and the control group, the application of Illumina chip for whole genome scans for genes. Appropriate statistical analysis of the results, and the application of G0 on gene function by WebGestalt cluster analysis, DAVID and GSEA on gene function enrichment analysis software the application of Q-RT-PCR. The difference of genes were further validated.
Results: we found 1762 differentially expressed genes (P0.05). Among them, 829 genes up-regulated expression, downregulation of 933 differentially expressed genes. The GO database for annotation of gene function and gene clustering analysis showed that the main parameters and the expression of these genes: differences in immune response and related biological adhesion receptors and process. Signal transduction, transcriptional regulation, inflammatory reaction, enzyme related biological processes, metal ion binding, biological collagen and fibrin, apoptosis, angiogenesis, cell proliferation, differentiation and development, skin development, metabolism and other biological processes. At the same time, we used WebGestalt, DAVID and GSEA in the software of "KEGG Table and Maps", "KEGG Functional Annotation Chart" and "KEGG pathways gene sets" function modules are analyzed, the differences were found for the enrichment pathway 11, up-regulated pathway 3, down 8 pathways, including ECM receptor interaction, TGF- beta signaling pathway, cell cycle, valine, leucine, isoleucine degradation, arginine and proline metabolism, fructose, mannose metabolism, glycosphingolipid biosynthesis, tryptophan metabolism, four arachidonic acid metabolism, nitrogen metabolism. HOXA5 LEPR, CLDN5, Q-RT-PCR, LAMC3 and CGA genes verified, good consistency of results.
Conclusions: our study shows that skin photoaging is an involved by multiple genes and biological pathways of complex biological processes. Some results from previous studies to validate each other, but there are still a lot of genes and biological pathways has never been reported. We are considering to full-thickness skin as the research object, can be more the objective response of photoaging skin biological networks. Our research will further understand the mechanism of skin photoaging and related disease pathogenesis and clinical treatment provide credible clues. We only on related genes and biological pathways to do a preliminary exploration and demonstration, still need more detailed and in-depth study to understand the specific the mechanism of action.
Background: the aging of the skin like a mirror can reflect the whole process of human aging. The aging of the skin can be divided according to the aging factors as exogenous and endogenous aging aging. Endogenous aging is mainly affected by genetic background, the inner body endocrine environment, metabolic effects of estrogen. As a main sex hormone, aging skin endogenous, especially to the skin women play an important role in endogenous aging. After menopause, estrogen secretion decreased significantly, and increase with age and decreased year by year. With the change of estrogen, the female skin can appear obvious aging including skin atrophy, dry wrinkles, hyperplasia, flushing and so on. Many studies have found that the past, estrogen and skin intrinsic aging is closely linked, at the same time. Estrogen replacement therapy also indirectly proved that estrogen on skin aging effect. However, endogenous estrogen on skin aging The biological mechanism is still not clear, especially for the lack of a clear understanding of the mechanism of Han female estrogen derived endogenous skin aging. Moreover, the estrogen derived skin aging research is still mainly focused on single skin cells or skin (dermis, epidermis subunit or connective tissue) in the study area, little research on the whole the whole layer of the skin. In this study, the whole layer skin as the research object to explore genes related to estrogen induced skin aging and biological mechanism at the gene level.
Methods: We selected our hospital 13 elderly women patients with facial wrinkle surgery (age range, 46-55 years old, average 50.7 years old), according to the menstrual conditions were divided into 2 groups: premenopausal group and postmenopausal group. All patients were unified family history, history of diseases and other factors may exist in the waste. Patients were collected during surgery after the ear skin (light protection zone), full thickness skin after stored in liquid nitrogen, RNA extraction and further application of Illumina chip for whole genome scanning for genes. Appropriate statistical analysis of the results, and the gene function enrichment analysis and cluster analysis. The application of Q-RT-PCR on different gene further validation.
Results: we found 244 differentially expressed genes (P0.05). Among them, 131 genes up-regulated expression, downregulation of 113 differentially expressed genes. The G0 database for annotation of gene function and gene clustering analysis found that these differentially expressed genes were mainly involved in: metabolism, cell adhesion, metal ion binding, transcription, signal transduction, apoptosis, biosynthesis, ubiquitin cycle, immune response, inflammation, development and other biological processes. At the same time, we use the WebGestalt tools and KEGG database function enrichment analysis found that the difference of the 11 genes were enriched pathway genes, including lysine degradation, beta alanine metabolism, MAPK signaling pathway, insulin signal pathway, citrate cycle, RNA degradation pathway.
Conclusion: our study shows that endogenous estrogen and skin aging are closely related. This is a complex process involved by multiple genes and biological pathways. Some results from previous studies to validate each other, but there are still a lot of genes and biological pathways that have not previously done similar reports. We are considering to the skin as the research object and more objective response to biological network. Skin intrinsic aging results of our study will on estrogen induced skin aging related diseases and clinical study of estrogen replacement therapy. We only provide credible clues to genes and biological pathways has made a preliminary exploration and demonstration, still need more detailed and in-depth study to understand the specific mechanism of action.

【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：R758.1

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本文編號：1621451