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这篇综述系统阐述了胶原蛋白(Collagen)在人类皮肤中的动态表达谱及其生理病理意义,重点聚焦于皮肤发育、衰老(Aging)、伤口愈合(Wound Healing)和胶原相关疾病(如EDS、EB)的分子机制。作者团队整合了皮肤胶原组(Collagenome)的最新研究,揭示了细胞外基质(ECM)重塑的时空特异性,为开发靶向皮肤修复的干预策略提供了理论依据。
作为占皮肤干重75%的核心组分,胶原蛋白超家族由28种以上含三股螺旋结构域的蛋白质构成。其中I型胶原形成纤维束提供力学支撑,IV型胶原构成真皮-表皮连接(DEJ)的基底膜支架,而XVII型胶原则通过跨膜结构参与半桥粒组装。值得注意的是,纤维相关胶原(FACIT)如XII型胶原通过间断三螺旋结构介导纤维间交联,这种分子多样性赋予皮肤对抗剪切力的独特适应性。
胚胎发育过程中,III型胶原在早期真皮中占主导,随胎龄(EGA)增长逐渐被I型胶原替代。衰老皮肤呈现典型的胶原纤维碎片化:25岁后每年减少1%的I型胶原合成,同时基质金属蛋白酶(MMPs)活性升高导致ECM降解加速。跨种族研究显示,非洲裔(AF)皮肤比欧洲裔(EU)含有更致密的胶原网络,这种差异可能与TGF-β1信号通路的表观遗传调控相关。
急性创伤后48小时内,III型胶原在肉芽组织中临时沉积,其低纤维直径特性有利于细胞迁移。瘢痕形成阶段,肌成纤维细胞通过α-SMA收缩促使I/III型胶原比例从正常的4:1升至8:1,这种失衡导致增生性瘢痕(HS)的僵硬质地。值得注意的是,FACIT胶原如XIV型在再生性愈合中特异性上调,可能通过调控纤维直径抑制病理性纤维化。
XVII型胶原基因突变导致交界型大疱性表皮松解症(JEB),其特征是DEJ裂隙形成;而V型胶原缺陷则引发经典型埃勒斯-当洛综合征(EDS),表现为皮肤过度伸展。最新单细胞RNA测序揭示,成纤维细胞亚群特异性表达XVIII型胶原可能参与微环境niche维持,这为靶向ECM的精准治疗提供了新思路。
器官芯片模型结合原子力显微镜证实,III型胶原纳米纤维的定向排列可提升表皮干细胞迁移效率达300%。尽管目前研究受限于皮肤样本的异质性,但空间转录组技术的应用已初步绘制出毛囊周围ECM的立体调控网络,为开发模拟天然胶原动力学的生物材料奠定基础。
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