细胞外基质(Extracellular Matrix,ECM)不仅被列入衰老的十四大表征之一,而且被定义为组织再生与稳态的“动态指挥中心”。ECM重构策略正从“被动填充”向“主动调控”和“智能再生”范式转变。设计能够进行“智能对话”的生物活性材料、构建仿生天然ECM的智能凝胶,成为皮肤软组织“再生-修复-抗衰”再生医学领域的前沿发展方向。
近日,药物所刘玉玲团队在ECM源头重塑和皮肤衰老与再生修复领域取得重要研究进展,相关成果“Silk Fibroin Counteracts Fibroblast Senescence to Restore ECM Homeostasis in Aged Skin”在线发表于国际知名期刊《Bioactive Materials》。该研究系统揭示了丝素蛋白作为一种天然生物材料,在调控皮肤成纤维细胞衰老、抑制氧化应激与基质降解信号通路、重塑ECM稳态方面的分子机制,为深入理解皮肤衰老的生物学过程及开发组织再生策略提供了新的科学依据。
皮肤衰老的核心机制之一在于成纤维细胞衰老及其伴随的衰老相关分泌表型(Senescence-Associated Secretory Phenotype,SASP),该过程导致活性氧积累、慢性炎症及胶原蛋白降解,最终破坏ECM稳态。现有生物材料虽能在结构上提供临时支持,却难以从根本上逆转细胞衰老或恢复ECM动态平衡。丝素蛋白因其良好的生物相容性及可自组装形成类ECM支架的特性,在组织工程中备受关注,但其是否能够直接干预细胞衰老进程、系统调控ECM稳态,尚缺乏深入机制阐释。
本研究首次证实,丝素蛋白能够为成纤维细胞提供有利于黏附与增殖的微环境,显著降低SASP相关因子积累,促进细胞由衰老表型向功能状态的转化。在机制层面,研究发现丝素蛋白通过调节ROS–MAPK–AP-1–MMP信号轴,有效抑制活性氧水平及基质金属蛋白酶表达,从而延缓衰老相关胶原降解。尤为重要的是,该研究明确了丝素蛋白促进胶原再生的作用途径独立于炎症反应,与聚左旋乳酸等依赖炎症途径的材料有本质区别,体现为一种非炎症性的ECM稳态重建机制。该成果突破了传统材料依赖炎症激活的作用范式,首次系统阐释了丝素蛋白兼具“干预细胞衰老”与“重建ECM稳态”的双重生物学功能,为发展基于细胞微环境调控的再生医学策略提供了新的理论依据。
药物所刘玉玲教授、叶军研究员等为本文共同通讯作者,药物所博士研究生程佳玲为本文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金(82304393)和北京市自然科学基金(L242027)资助。

