衰老是一个不可避免的生物学过程,其特征是结构完整性和生理功能的逐渐退化,这一过程由复杂的多因素机制驱动。它是许多慢性疾病的主要诱因,包括皮肤老化、神经退行性疾病[1,2]、心血管疾病[3]、代谢综合征[4]和癌症[5]。在衰老的各种表型特征中,皮肤提供了明显的迹象,通常表现为皱纹、干燥、粗糙、色素沉着和亮度下降。
内在皮肤老化是整体皮肤老化的主要因素,主要由端粒缩短、慢性炎症和自由基引起的氧化应激驱动[6]。端粒是线性染色体末端的串联重复DNA序列(在脊椎动物中为TTAGGG),它们与特定蛋白质复合物相互作用以维持基因组稳定性。在大多数体细胞中,端粒随着每次细胞分裂而逐渐缩短,一旦达到临界长度,细胞就会进入永久性的生长停滞状态,称为复制性衰老。在表皮中,衰老细胞的积累会损害屏障功能,导致经皮水分流失(TEWL)增加。在真皮中,衰老细胞会促进细胞外基质成分的降解,包括III型胶原蛋白的减少,从而加剧皱纹形成[7]。慢性低度炎症是衰老的另一个标志,与老年人的发病率和死亡率密切相关。这种现象被称为炎症老化,通常表现为循环中的促炎细胞因子(如IL-1β、IL-6和TNF-α)水平升高[8]。此外,氧化应激在衰老过程中起着关键作用,它通过诱导DNA损伤和破坏氧化还原平衡,最终导致细胞周期停滞和细胞凋亡[9]。
细胞凋亡是生物体维持组织稳态和完整性的基本机制。然而,衰老细胞对凋亡信号表现出明显的抵抗性[10]。这些细胞会主动释放多种细胞因子、趋化因子、蛋白水解酶和生长因子——统称为衰老相关分泌表型(SASPs)——这些物质通过影响周围的健康细胞来调节微环境并引发持续的炎症和组织退化[11,12]。因此,选择性清除衰老细胞(senolytics)或抑制这些细胞中的SASP产生(senomorphics)是两种有前景的抗衰老治疗策略。
最近的研究强调了来自藻类、无脊椎动物和脊椎动物的海洋活性物质的抗衰老潜力[[13], [14], [15]]。在这些化合物中,岩藻黄质(Fx)是一种众所周知的类黄酮类胡萝卜素,广泛存在于可食用的褐藻如Laminaria japonica和Undaria pinnatifida中,其独特的化学结构包含烯键、5,6-单环环氧基、乙酰基和多个共轭双键[16]。Fx通过激活Nrf2/ARE信号通路[17]、稳定线粒体膜电位以对抗氧化损伤[18]以及由于其高度不饱和性而清除自由基[19],表现出强大的抗氧化活性。此外,Fx还通过抑制NF-κB通路激活而表现出显著的抗炎特性[20]。鉴于这些特性,Fx在缓解与衰老相关的慢性炎症和氧化应激方面具有显著潜力。我们之前的研究表明,局部或口服给药Fx可以有效保护无毛小鼠的背部皮肤免受紫外线(UV)引起的光老化[21,22]。此外,我们在喂食含0.001% Fx的小鼠的表皮和真皮中检测到了Fx的两种主要代谢物:岩藻黄质醇和amarouciaxanthin A-[21]。另外,结构类似于Fx的虾青素(Astaxanthin)可以延缓老年小鼠的皮肤老化[23]。然而,Fx对小鼠内在皮肤老化的影响尚不清楚。尽管光老化和内在老化都具有氧化应激和炎症等共同特征,但其潜在机制存在显著差异。光老化是由强烈的氧化和炎症反应驱动的,而内在老化则与自由基的逐渐积累和慢性低度炎症有关。此外,内在老化还受到代谢改变、细胞衰老、端粒缩短和免疫系统衰退等复杂因素的影响[24]。因此,本研究重点关注了饮食中Fx对自然衰老的生理效应,特别是对老年C57BL/6J小鼠皮肤健康的影响。同时,内在老化会影响多个器官,导致代谢失调、慢性炎症和功能衰退。鉴于Fx的代谢物在体内广泛分布,其潜在效应可能不仅限于皮肤,还可能扩展到其他组织[25]。因此,本研究还评估了选定组织中的衰老相关变化,以更全面地评估饮食中Fx的生理效应。