深度剖析：专业司机日光暴露皮肤的蛋白质组变化揭示光老化分子机制

《Scientific Reports》：Paired proteomic analysis reveals protein alterations in sun-exposed skin of professional drivers

为探究太阳辐射对皮肤的影响，研究人员以专业司机为研究对象，开展了配对蛋白质组分析。结果发现角蛋白、S100A14、F-box 蛋白等在日光暴露皮肤中变化显著。该研究为理解光老化分子机制提供新视角，推动了光皮肤病学领域的发展。

　　在我们的日常生活中，皮肤作为人体最大的器官，时刻都在经受着各种环境因素的 “考验”，其中太阳辐射对皮肤健康和衰老的影响尤为显著。太阳辐射中的紫外线（UV）、可见光（VL）和红外线辐射（IRA），会通过产生活性氧物种，破坏皮肤中的 DNA、蛋白质和脂质，导致皮肤出现粗糙、长斑、色素沉着等老化迹象，也就是所谓的光老化（photoaging）。然而，由于人体蛋白质组的复杂性、个体间的巨大差异，以及获取一致且有代表性样本的困难，使得在人类研究中运用蛋白质组学（proteomics）探究光老化的分子机制面临诸多挑战。为了深入了解皮肤在太阳辐射下的变化，来自巴西卡洛斯?查加斯研究所（Carlos Chagas Institute, Fiocruz）等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

这项研究旨在通过对专业司机日光暴露和较少暴露皮肤的蛋白质组分析，找出与光老化相关的蛋白质变化，进而揭示皮肤对慢性太阳暴露的适应性反应机制。研究人员选取了两组不同性别的专业司机作为研究对象，其中包括 10 名男性专业司机和 7 名女性公交司机。他们收集了这些司机面部两侧的皮肤样本，运用蛋白质组学技术，对样本中的蛋白质进行鉴定和定量分析。为了更精准地进行配对蛋白质组分析，研究人员还专门开发了一款名为 Proteomic Pairwise Comparer 的软件。

研究人员采用的关键技术方法主要有：一是样本采集，使用类似微针磨皮的技术，从每位参与者面部两侧采集皮肤样本；二是蛋白质组分析，利用 PatternLab for proteomics V 软件进行蛋白质鉴定，并基于 SwissProt Homo sapiens 序列数据库和生物信息学分析，通过提取离子色谱图（XIC）进行蛋白质定量；三是使用不同的质谱仪，两组样本分别使用 Exploris 240 质谱仪和 Orbitrap Fusion Lumos 质谱仪进行检测 ，以此减少因设备差异带来的实验误差。

下面来看具体的研究结果：

• 蛋白质鉴定和定量概述：在男性司机样本中，共鉴定并定量了 1,083 种蛋白质和 11,972 种肽；女性司机样本中，则鉴定出 1,502 种蛋白质和 18,081 种肽。相关数据已上传至 PRIDE 数据库，可供后续研究使用。
• 差异丰度蛋白质分析：研究人员利用 Proteomics Paired Comparer Sample Analyzer 软件，筛选出在男性和女性队列中均呈现差异丰度的蛋白质。这些蛋白质包括角蛋白（如 I 型细胞骨架角蛋白 9、II 型细胞骨架角蛋白 1b）、S100-A14、F-box 仅蛋白 50 和血红蛋白 β 亚基（Hemoglobin subunit beta）。其中，只有血红蛋白在阳光暴露区域的丰度降低。
• 独立队列验证：研究人员通过对不同性别、使用不同质谱仪检测的独立队列进行验证，发现这些蛋白质在不同队列中均呈现相似的变化趋势。借助 Fisher’s Combined Probability Test 统计方法，进一步证实了这些蛋白质在光老化过程中的重要作用。

在讨论部分，研究人员指出，他们采用较为宽松的 P 值阈值（0.1），扩大了研究范围，使研究更具探索性。通过对表皮的分析，为研究皮肤对光老化的适应性反应提供了一种无创、无痛的方法。并且，在不同队列中观察到相似的 P 值，大大降低了研究结果是偶然误差的可能性。

研究还对几种关键蛋白质的作用进行了深入探讨：

• S100-A14 与细胞防御和应激反应：S100A14 蛋白属于 S100 蛋白家族，具有结合钙的能力，参与细胞增殖和氧化应激反应等过程，在维持皮肤稳态中发挥重要作用。日光暴露皮肤中 S100-A14 丰度增加，表明它可能在增强皮肤对环境应激源的防御方面发挥作用。
• F-box 仅蛋白 50 与蛋白质稳定性和应激反应：F-box 仅蛋白 50 参与泛素化（ubiquitination）过程，该过程对于调节细胞周期、应对压力和维持蛋白质稳态至关重要。面部阳光暴露侧 FBXO50 丰度增加，说明皮肤可能通过调节蛋白质降解途径，应对太阳辐射带来的损伤。
• 角蛋白 I 型和 II 型协同作用增强皮肤抗辐射能力：I 型细胞骨架角蛋白 9 和 II 型细胞骨架角蛋白 1b 对维持皮肤结构完整性和弹性至关重要。日光暴露可显著增加这两种角蛋白的水平，增强角质层的密度和保护能力，有助于维持表皮在紫外线压力下的健康。
• 血红蛋白下调与适应阳光暴露：血红蛋白不仅存在于红细胞中参与氧气运输，在皮肤角质形成细胞中也有发现。研究发现，日光暴露会导致血红蛋白下调。这可能是皮肤细胞为了减少阳光照射下血红蛋白催化产生的活性氧物种（ROS），从而降低氧化损伤风险的一种适应性机制。

总的来说，该研究通过对专业司机日光暴露皮肤的蛋白质组分析，成功鉴定出一组在男性和女性队列中均呈现差异丰度的蛋白质。这些蛋白质参与了皮肤的结构强化、蛋白质稳态维持和细胞防御等过程，共同构成了皮肤对抗太阳辐射、抵御光老化的防御机制。同时，研究中开发的 Proteomic Pairwise Comparer 软件，为蛋白质组学研究提供了更精准的分析工具，凸显了配对实验设计在蛋白质组学研究中的重要性。这一研究成果为深入理解光老化的分子机制提供了新的视角，有望为光皮肤病学的发展和皮肤抗老化研究提供理论基础和潜在的治疗靶点。