HOXC10 通过靶向 FZD6/Wnt/β-Catenin 信号通路来抵御皮肤衰老

《Research》：HOXC10 Protects from Skin Aging by Targeting the FZD6/Wnt/β-Catenin Signaling Pathway

　　衰老过程中HOXC10通过抑制FZD6激活Wnt/β-catenin信号通路延缓皮肤衰老，并发现simvastatin可模拟HOXC10功能。

　　老化是一个复杂的生理过程，受到多种外部刺激和内部因素的影响，导致机体功能的逐渐且不可逆的衰退。这种衰退不仅影响组织和器官的正常功能，还与多种与年龄相关的疾病密切相关，如心血管疾病和神经退行性疾病。在这些老化表现中，皮肤老化尤为显著，且易于观察。皮肤作为机体的外部屏障，不仅受到内在和时间性老化的双重影响，还极易受到环境因素的干扰，从而加速老化过程。此外，研究表明，皮肤老化可能在整体老化过程中扮演关键角色，并与常见的衰老相关功能障碍密切相关。

细胞衰老的积累被认为是器官老化的主要驱动力之一。多种因素可以触发细胞衰老，包括端粒缩短、辐射暴露、化学物质、致癌基因激活以及线粒体功能障碍。细胞衰老的诱导和持续受到复杂的基因调控机制和多种信号通路的共同作用，例如mTOR、NF-κB和Wnt等通路。衰老细胞的一个显著特征是细胞周期阻滞，这主要通过p53/p21和p16/pRB通路的上调实现。此外，衰老细胞会释放一系列生物活性因子，统称为衰老相关分泌表型（SASP），这些因子可以引发局部炎症并促进邻近细胞的衰老。成纤维细胞是真皮结缔组织的主要成分，在老化皮肤中是衰老细胞的主要来源。这些成纤维细胞对于合成细胞外基质和与邻近细胞进行通讯至关重要，因此对维持皮肤结构和功能具有重要作用。

作为基因调控的核心元件，转录因子在衰老过程中发挥着重要的调控作用。通过调控这些转录因子的活性，可以控制与衰老相关的基因表达，为减缓衰老过程提供了潜在的策略。其中，homeobox C10（HOXC10）作为homeobox（HOX）家族的一员，主要参与发育调控。然而，其在衰老中的作用尚未被充分理解。研究发现，HOXC10在衰老皮肤和衰老的成纤维细胞中表达水平显著下降，提示其可能在调控衰老过程中发挥关键作用。

为了进一步探索HOXC10在皮肤衰老中的作用，研究团队分析了其在衰老皮肤中的表达情况，并在体外构建了多种细胞衰老模型，包括复制性衰老、H?O?诱导的衰老、nutlin-3a（n-Sen）诱导的衰老以及D-半乳糖（D-gal）诱导的衰老。所有衰老模型均通过衰老相关标志物进行验证，如p53、p21、p16蛋白水平的增加或衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-Gal）染色的增强。研究结果表明，在所有衰老模型中，HOXC10的表达水平均显著降低，进一步支持其在衰老过程中的关键作用。此外，通过构建小鼠模型并注射短发夹RNA（shRNA）病毒，研究团队验证了HOXC10在小鼠皮肤中的表达变化，并发现其表达水平的降低会促进皮肤老化过程，包括衰老标志物的增加和皮肤组织的衰老样改变。

为了揭示HOXC10如何影响衰老过程，研究团队进一步分析了其调控机制。通过转录组分析，发现HOXC10的表达变化显著影响与Wnt信号通路相关的基因表达。研究团队预测了Wnt通路相关基因的启动子区域中可能与HOXC10结合的位点，包括FOXO1、PYGO1和FZD6。进一步的qRT-PCR结果显示，FZD6是HOXC10最可能的靶基因。研究团队发现，HOXC10可以调控FZD6的表达，且FZD6在衰老皮肤中的表达水平显著升高。同时，FZD6在复制性衰老和多种衰老诱导模型中也表现出高表达水平，这提示其在衰老过程中可能具有重要作用。通过构建FZD6的启动子区域的荧光素酶报告基因载体，研究团队发现HOXC10能够通过抑制FZD6启动子活性来调控其表达，从而激活Wnt/β-连环蛋白信号通路，延缓衰老过程。

进一步研究发现，FZD6在HOXC10诱导的Wnt/β-连环蛋白信号通路激活和细胞衰老中不可或缺。通过构建FZD6的敲低或过表达模型，研究团队发现FZD6的表达变化显著影响细胞衰老的进程。FZD6的敲低可以减轻细胞衰老，而FZD6的过表达则会促进细胞衰老。此外，FZD6的表达变化还影响Wnt信号通路的活性，这表明其在衰老调控中具有双重作用。为了进一步验证这一机制，研究团队进行了染色质免疫沉淀（ChIP）实验，确定了HOXC10在FZD6启动子区域的具体结合位点。同时，通过核苷酸突变实验，发现HOXC10对FZD6启动子的调控作用可以被特定的突变位点逆转。这些结果表明，HOXC10通过与FZD6启动子区域的特定结合位点相互作用，从而调控其表达，进而影响Wnt信号通路的活性。

考虑到HOXC10在抗衰老中的作用，研究团队通过连通性图谱（Connectivity Map）方法寻找可以模拟HOXC10功能的药物。最终选择了simvastatin（SIM）作为进一步研究的候选药物。SIM在临床上被广泛应用，具有良好的耐受性和安全性。研究团队测试了SIM对成纤维细胞的细胞毒性，并发现其在低浓度下（如100 nM）不会显著影响细胞活力。此外，SIM能够显著减少衰老标志物的表达，如p53、p21、p16和SASP因子，同时降低SA-β-Gal染色水平，这表明SIM具有抗衰老的潜力。进一步的体外和体内实验显示，SIM能够延缓由D-gal诱导的皮肤老化，并改善小鼠皮肤的组织结构和细胞功能。

在体内实验中，研究团队使用D-gal诱导的小鼠老化模型，评估了SIM对系统性衰老的影响。结果显示，SIM能够有效降低多种器官中p53的表达水平，并减轻由D-gal引起的衰老相关病理变化，如皮肤皱纹增加、真皮层变薄和胶原蛋白减少等。此外，SIM还能够改善心脏、肝脏和肺部等器官的组织结构，减少炎症细胞浸润和细胞损伤。这些结果表明，SIM不仅能够模拟HOXC10的功能，还可能通过影响HOXC10和FZD6的表达，延缓衰老过程。

本研究的局限性在于，尽管SIM在D-gal诱导的老化模型中表现出良好的抗衰老效果，但其在临床应用中可能存在的系统性副作用，如肝毒性、肌病和脂质代谢改变，仍需进一步评估。此外，虽然研究主要集中在皮肤老化，但HOXC10可能在其他器官的衰老过程中也发挥重要作用，因此未来研究需要拓展到更广泛的组织类型。最后，D-gal模型虽然具有良好的可重复性和效率，但其并不能完全反映自然衰老的所有特征，如基因组不稳定性、端粒缩短和干细胞耗竭。因此，未来研究可能需要结合其他更接近自然衰老的模型，以全面评估HOXC10和SIM在衰老调控中的作用。

综上所述，本研究揭示了HOXC10在皮肤衰老中的关键作用，以及其通过调控FZD6和Wnt/β-连环蛋白信号通路延缓衰老的机制。同时，研究还发现SIM作为HOXC10的功能模拟物，具有潜在的抗衰老效果。这些发现不仅为理解衰老的分子机制提供了新的视角，也为开发抗衰老药物提供了新的思路。未来的研究将进一步探讨HOXC10在不同组织中的作用，并评估SIM在更广泛衰老模型中的效果，以期为抗衰老治疗策略提供更坚实的科学依据。