TỔNG QUAN VAI TRÒ CỦA PROTEOGLYCAN ĐỐI VỚI LÃO HÓA DA – martidermvietnam

Miễn phí vận chuyển với đơn hàng trên 300K

TỔNG QUAN VAI TRÒ CỦA PROTEOGLYCAN ĐỐI VỚI LÃO HÓA DA

TỔNG QUAN VAI TRÒ CỦA PROTEOGLYCAN ĐỐI VỚI LÃO HÓA DA

Tóm lược

Công trình này phân tích vai trò của proteoglycan đối với quá trình lão hóa da, bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các protein glycosyl hóa, trong đa dạng chức năng mà proteoglycan đảm nhiệm trên da. Chúng là những thành phần thiết yếu giúp phục hồi tế bào, cung cấp độ ẩm, duy trì độ ẩm của chất nền ngoại bào, ngăn ngừa sự hình thành các nếp nhăn nhờ khả năng kết hợp với các phân tử khác như collagen hoặc hyaluronic acid và đem đến sự mịn màng của cấu trúc da. Việc sử dụng các protein này là một chủ đề rất mới và đầy hứa hẹn, vì ứng dụng của chúng có thể cách mạng hóa các liệu pháp điều trị lão hóa da. Trong số các proteoglycan hiện có, decorin, versican và perlecan được lưu ý đặc biệt với vai trò then chốt trên da.

Giới thiệu

Hiện nay, lão hóa da là một chủ đề nhận được rất nhiều quan tâm bởi không một ai thoát khỏi quy luật này và không thể đảo ngược. Lão hóa đặc trưng bởi sự xuất hiện của các biến đổi hình thái và sinh lý xảy ra theo thời gian ở người, dẫn đến giảm khả năng hoạt động của nhiều mô và cơ quan.

Quá trình này có sự khác biệt lớn về mặt sinh học giữa người này với người khác, vì vậy một trong những tham vọng lớn nhất của nhân loại là ngăn ngừa và chống lại sự lão hóa của da, một thách thức mà cho đến ngày nay chúng ta vẫn phải đối mặt [1, 2].

Da bị ảnh hưởng bởi những thay đổi gây ra các yếu tố bên trong và bên ngoài [3-5]. Lão hóa nội sinh là lão hóa sinh học. Đây là một quá trình được quy định về mặt di truyền và do đó nó không thể tránh khỏi. Quá trình này có thể được đẩy nhanh bởi các yếu tố môi trường như hút thuốc hoặc tiếp xúc với ánh nắng mặt trời [6-9], là những yếu tố gây ra cái gọi là lão hóa ngoại sinh. Dựa trên các yếu tố đó [10], chúng ta có thể nói rằng lão hóa da bị ảnh hưởng bởi các yếu tố viêm, nồng độ nội tiết tố, quy định di truyền, sản sinh ra các gốc tự do [11], tiếp xúc với bức xạ UV, tác nhân môi trường, v.v. ( Hình 1).

Trong số các yếu tố này, điều hòa hệ gene rõ ràng đóng một vai trò chủ chốt, vì người ta đã xác minh rằng ở cấp độ di truyền, con người giống nhau đến 99%. Và chính sự khác biệt 0,1% trong DNA này khiến chúng ta trở nên độc nhất với nhau. 0,1% này bao gồm các biến thể di truyền đóng vai trò quy định các đặc điểm thể chất, chẳng hạn như màu sắc da. Hầu hết các biến thể di truyền xảy ra ở mức độ đa hình của một nucleotide duy nhất, được đặt tên là SNP (single nucleotide polymorphism). Mỗi SNP đại diện cho một sự khác biệt gần như không thể nhận thấy ở một trong những đơn vị tạo nên DNA, cái gọi là nucleotide. SNP thường xảy ra trên toàn bộ DNA của một người. Điều này khiến chúng ta tin rằng không phải tất cả các loại da đều giống nhau, và do đó, có thể cần những sản phẩm riêng biệt để chăm sóc da. Việc xác định các SNP tồn tại trong các gen liên quan đến quá trình lão hóa ở mức độ da như vậy có thể cho phép biết được một cá nhân nào đó sẽ có loại da nào và do đó, chúng tôi có thể xác định đặc tính di truyền của mỗi người và đưa ra cho họ những sản phẩm phù hợp cho loại da cụ thể của họ, cũng như là để điều trị các vấn đề da như nếp nhăn và chảy xệ [12, 13].

Vai trò của các telomere là một trong những yếu tố cần được tính đến. Người ta đã chỉ ra rằng sự ngắn lại của các telomere là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra sự lão hóa ở tất cả các sinh vật. Telomere là những trình tự nucleotide lặp đi lặp lại được tìm thấy ở các đầu của nhiễm sắc thể. Chúng là những vùng của DNA không sao chép đầy đủ. Trong mỗi lần phân bào, nhiễm sắc thể mất đi n đoạn lặp của các bazơ nitơ. Telomerase là một enzym có hoạt tính polymerase, ở những người trẻ, nó có tác dụng sao chép DNA ở các đầu tận của nhiễm sắc thể, tạo ra sự mở rộng của các telomere này. Tuy nhiên, ở những người lớn tuổi, quá trình này không diễn ra một cách đầy đủ.

Mặt khác, người ta nhận thấy rằng sự gia tăng sản xuất các gốc tự do, chẳng hạn như hydroxyl (-OH), là nguyên nhân chính gây ra stress oxy hóa. Các gốc tự do là các phân tử phản ứng có khả năng gây phá hủy cấu trúc tế bào, bao gồm lipid và protein, làm xuất hiện nhanh các dấu hiệu lão hóa có thể nhìn thấy được như giảm độ đàn hồi và các nếp nhăn. Trong hoàn cảnh bình thường, con người phát triển các quá trình sửa chữa DNA hoặc trung hòa các gốc tự do bằng các chất chống oxy hóa tự nhiên của da. Nhưng theo thời gian, khả năng này giảm đi, và theo trình tự, các đại phân tử vẫn bị hư hại do sự hiện diện của các gốc tự do này, tạo ra sự quá tải của stress oxy hóa và các rối loạn liên quan đến việc không thể sửa chữa các tổn thương gây ra trong tế bào. và do đó làm lão hóa da.
.

Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định tầm quan trọng của việc sử dụng proteoglycan trên da, làm nổi bật vai trò của chúng trong việc chống lão hóa da và xác định chức năng của chúng trên da.

Các chất được sử dụng để điều trị lão hóa da

Nhiều hợp chất được sử dụng để điều trị hoặc phục hồi da hoặc ngăn ngừa lão hóa da, ví dụ [14]:

Vitamin, chẳng hạn như vitamin A (retinol) - còn được gọi là vitamin chống lão hóa. Vitamin A là một chất chống oxy hóa hoạt động trên da, hỗ trợ quá trình chuyển hóa tế bào. Nó rất cần thiết cho sự hoạt động chính xác của các tế bào biểu mô. Nó đã được chứng minh vai trò kích thích hoạt động chuyển hóa chung thông qua gia tăng tổng hợp collagen và GAGs (glycosaminoglycans). Các vitamin khác cũng được sử dụng riêng hoặc kết hợp với các hợp chất khác, chẳng hạn như vitamin E (tocopherol), vitamin C (axit ascorbic) và vita¬min B5 (axit pantothenic).

Một hợp chất khác được sử dụng rộng rãi gần đây đã trở nên phổ biến là Hyaluronic Acid (HA). Nó là một polysaccharide, thuộc loại glycosaminoglycan đóng vai trò hình thành trong các mô liên kết của cơ thể, cụ thể là trong các mô biểu mô và mô thần kinh. Nó là một trong những thành phần chính của chất nền ngoại bào, và đóng vai trò quan trọng trong quá trình tăng sinh tế bào. Chức năng chính của HA giúp giữ lại lượng nước lớn trong cơ thể. Do đặc tính này, axit hyaluronic được tìm thấy với số lượng lớn trong cơ thể của chúng ta - trong xương, sụn, gân, da, môi, v.v. Trong da, axit hyaluronic được tìm thấy cùng với collagen và cả hai chất này đều là cấu trúc không thể thiếu được của da để duy trì các lớp và cấu trúc da. Da của người trẻ rất mịn màng và đàn hồi vì có nồng độ HA cao giúp da luôn khỏe mạnh. Theo tuổi tác, da mất khả năng duy trì nồng độ axit hyaluronic này, và do đó da trở nên khô hơn, không có độ ẩm cần thiết và hình thành nên các nếp nhăn. Các nghiên cứu tiền lâm sàng cho thấy HC kích thích tái tạo mô collagen bằng cách tăng tổng hợp không chỉ collagen mà còn cả tổng hợp các thành phần phụ (glycosaminoglycans và axit hyaluronic). Các nghiên cứu lâm sàng cho thấy uống HC liên tục giúp giảm và ngăn ngừa đau khớp, ngăn ngừa giảm mật độ xương và lão hóa da. Những kết quả này cũng như mức độ dung nạp và an toàn cao của nó đã làm cho việc uống HC trở thành 1 lựa chọn lý tưởng để sử dụng lâu dài trong các bệnh thoái hóa xương khớp và chống lão hóa da [15, 16].

Polyphenol trong trà xanh và lô hội cũng được sử dụng [17], thường là kết hợp với các hợp chất khác.

Cần lưu ý rằng, trong số các hợp chất hiện đang được sử dụng, Argireline® [18, 19] là một peptit bao gồm ba axit amin: axit glutamic, methionine và arginine. Nó đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc ngăn ngừa sự xuất hiện của các nếp nhăn trên da và được xác định là vũ khí đặc hiệu để chống lại các đường nét biểu cảm trên da. Argireline® làm giảm độ sâu của những nếp nhăn này, đặc biệt là ở trán và vùng mắt.

CoQ10 (ubiquinone): là một trong những hợp chất chống lão hóa phổ biến nhất [20, 21]. Coenzyme Q10 có trong tất cả các tế bào trong cơ thể chúng ta, với nồng độ cao hơn ở màng ty thể. Theo thời gian, mức độ Coenzyme Q10 sụt giảm dần, và do đó, khả năng chống oxy hóa của da cũng giảm theo. Một trong những lợi ích thấy được là nó tác động tới cả collagen và elastin; vì vậy, nó thường được sử dụng trong các công thức chống lão hóa.

Melatonin: người ta đã phát hiện ra rằng sự giảm tiết melatonin làm tăng quá trình lão hóa. Một trong những lợi ích đáng chú ý nhất của melatonin là nó hoạt động như một chất chống oxy hóa và bảo vệ tế bào, có khả năng trung hòa các gốc tự do gây tổn thương mô [22].

Dehydroepiandrosterone (DHEA): tiền hormone nội sinh này được tiết ra bởi tuyến thượng thận và hoạt động như một tiền chất để sản xuất hormone sinh dục. Nó có mặt trong quá trình sản xuất estrogen và testosterone và được gọi là 'hormone tuổi trẻ' ('the youth hormone'). Trong những năm gần đây, khái niệm này đã trở thành chủ đề của cuộc tranh luận nóng bỏng trên thế giới. Cơ thể của chúng ta bắt đầu sản xuất một lượng nhỏ hormone này vào khoảng 7 tuổi và đạt mức tổi đa khi ở khoảng 25 tuổi, và bắt đầu giảm sản xuất khoảng 20% sau mỗi mười năm [23, 24].

Proteoglycans: những protein được glycosyl hóa cao này được tìm thấy trong chất nền ngoại bào của các mô liên kết như lớp trung bì và thượng bì. Sự đa dạng về cấu trúc của proteoglycan khiến cho chúng cũng đa dạng về mặt chức năng cả trong chất nền ngoại bào lẫn trong tế bào. Proteoglycan là thành phần cơ bản của chất nền ngoại bào của động vật; do đó, chúng là chất chính lấp đầy không gian tồn tại giữa các tế bào của sinh vật. Tại đây, chúng tạo thành phức hợp lớn, với cả các proteoglycan khác và với axit hyaluronic và các protein như collagen, giúp duy trì độ săn chắc của da và ngăn ngừa sự hình thành các nếp nhăn. Dưới đây, chúng tôi cung cấp một bài kiểm tra chi tiết hơn về chức năng của proteoglycan, công dụng và vai trò của chúng trong quá trình lão hóa da [25].

Proteoglycans

Trong mô liên kết, hầu hết glycosaminoglycans (GAG) liên kết với protein trung tâm để tạo thành proteoglycan, có thể có kích thước từ 10 đến 400 kDa [26]. Thành phần các chuỗi glycosaminoglycan được gắn vào các protein trung tâm (lõi protein) tạo nên các proteoglycan (PG) khác nhau. Các chuỗi GAG được liên kết với các chuỗi peptide thông qua liên kết O-glycosidic [27]. GAGs này là các chuỗi polysaccharide không phân nhánh hình thành từ các đơn vị disaccharide lặp đi lặp lại. Một trong những đơn vị disaccharide này luôn là đường amin (là một phân tử đường trong đó một nhóm hydroxyl đã được thay thế bằng một nhóm amin), và đơn vị kia là axit uronic. Số lượng GAGs gắn vào protein trung tâm thay đổi từ 1 đến hơn 200 (Hình 2). Một protein trung tâm có thể có các GAG giống hệt nhau được gắn vào nó, như versican, hoặc các phân tử khác nhau, chẳng hạn như aggrecan.

Các proteoglycan này có thể nằm cả trong chất nền ngoại bào và trong màng bào tương hoặc các túi nội bào. Các chuỗi glycosaminoglycan nằm trong khoảng gian bào có khả năng giữ lại một lượng lớn nước và chống lại áp suất bên ngoài. Do đó, chúng có nhiệm vụ hỗ trợ cơ học cho cấu trúc mô và cho phép tế bào di chuyển. Vì vậy, proteoglycans là một trong số các thành phần cấu trúc quan trọng nhất của chất nền ngoại bào của các mô liên kết của da, có các chức năng đa dạng, proteoglycans có trong lớp trung bì và chúng rất cần thiết để duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc của da.

Mô liên kết hay còn gọi là mô tiếp hợp (conjunctive tissue) bao gồm các mô sau: mô liên kết lỏng lẻo, mô liên kết dày đặc, mô đàn hồi, mô mỡ, mô sụn và mô xương. Mô này được tạo thành từ các tế bào, sợi và chất nền. Các sợi và chất nền tạo nên chất nền ngoại bào.

Mô liên kết thực hiện các chức năng sau:

• Đóng vai trò hỗ trợ và nâng đỡ cho các cơ quan như xương và mô sụn, là những cơ quan chịu trách nhiệm chính cho việc chống đỡ cho cơ thể con người.

• Nuôi dưỡng các mô khác, chủ yếu là biểu mô.

• Bảo vệ và phòng thủ thông qua các tương bào (plasmatic cells) và đại thực bào, tạo nên hệ thống miễn dịch chống lại các tác nhân lạ như virus và vi khuẩn.

• Chức năng lấp đầy, ghép nối các cấu trúc lân cận với nhau.    

Chất nền ngoại bào của mô liên kết là vật liệu tạo nên phần lớn lớp trung bì, phần còn lại là nước và các tế bào. Một phần lớn chất nền ngoại bào này được tổng hợp bởi các nguyên bào sợi, đây là những tế bào phong phú nhất trong mô liên kết và chịu trách nhiệm tổng hợp các protein như elastin, collagen và glycosaminoglycans.

Chất nền này chủ yếu được hình thành từ một hỗn hợp phức tạp các protein và đường tạo thành một mạng lưới có trật tự gồm các sợi và chất cơ bản. Các thành phần chính của nó là collagen và các protein tạo nên các sợi đàn hồi, cũng như các proteoglycan và glycosaminoglycan đảm thực hiện các chức năng khác nhau liên quan đến da.

Quá trình tổng hợp proteoglycan diễn ra trong các ngăn tế bào riêng biệt. Ribosome chịu trách nhiệm thực hiện tổng hợp thành phần protein của proteoglycan, được chuyển vào lòng của lưới nội chất thô. Quá trình glycosyl hóa proteoglycan xảy ra trong bộ máy Golgi, và toàn bộ proteoglycan được bài tiết ra trong các túi bài tiết đi vào trong chất nền ngoại bào của tế bào.

Bởi vì chuỗi polysaccharide (glycosaminoglycans) có nhiều nhóm cacboxyl và sulphat mang điện tích âm thu hút một số lượng lớn phần tử mang điện tích dương, chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc giữ lại một lượng lớn nước trong chất nền ngoại bào. Ví dụ, axit hyaluronic có thể chứa các phân tử nước gấp 1000 lần trọng lượng phân tử của nó [28].

Phân loại

Dựa vào loại glycosaminoglycan gắn vào protein và tùy thuộc vào sự kết hợp của các đơn vị disaccharide trong proteoglycan, chúng có thể được phân loại thành: chondroitin sulphat (CS), dermatan sulphat (DS), keratan sulphat (KS), heparan sulphat (HS), heparin (HP) và proteoglycan loại hyaluronic acid (HA).

Có nhiều loại proteoglycan như decorin, biglycan, perlecan, versican, aggrecan và syndecan.

• Aggrecan: có trong sụn và tế bào sụn (chondrocytes). Nó chứa 100¬150 phân tử keratin sulphat và chondroitin sulphat. Chức năng của nó là duy trì sự hydrat hóa của chất nền ngoại bào ở sụn.

• Decorin và Biglycan: được tìm thấy trong mô liên kết, nguyên bào sợi, sụn và xương, và chúng là những proteoglycan rất giàu leucine (một loại amino acid) với chỉ một loại chondroitin sulphat hoặc dermatan sulphate. Đặc biệt, biglycan được biểu hiện trong các mô trung mô. Chúng hoạt động trên quá trình tạo sợi collagen vì chúng gắn vào các phân tử collagen lân cận và góp phần định hướng các bó sợi này. Chúng điều chỉnh độ dày của fibril và tương tác với yếu tố tăng trưởng chuyển dạng beta (TGF- p).    

• Versican: nó nằm trong nguyên bào sợi, da, cơ trơn, não và các tế bào trung bì của thận. Nó liên kết với một protein và chứa oligosaccharid và 12-15 chuỗi chondroitin sulphat gắn với protein trung tâm.

• Syndecan: được tìm thấy trong biểu mô của phôi, tế bào của mô bạch huyết, tế bào trung mô, tế bào lympho và tế bào bạch cầu. Nó thuộc họ proteoglycan xuyên màng có chứa các phân tử heparin sulphat và chondroitin sulphat với số lượng thay đổi. Phần (Miền) ngoại bào của nó gắn collagens, heparin và fibronectin; phần (miền) nội bào gắn với bộ xương actin.

• Perlecan: nó được tìm thấy ở màng đáy và thuộc họ proteoglycan có chuỗi glycosaminoglycan loại heparin sulphat. Nó được có mặt trong một loạt các mô, điều hòa nhiều quá trình của tế bào như sự hình thành của xương và sụn, quá trình viêm và sự lành vết thương, quá trình hình thành mạch máu.    

Proteoglycan ở da

Các proteoglycan phổ biến nhất của da người là decorin, perlecan và versican. Điều đặc biệt cần lưu ý là decorin tương tác với collagen, và versican nằm trong các sợi đàn hồi của da. Cả hai proteoglycan đều đóng một vai trò quan trọng trong những thay đổi diễn ra theo thời gian ở da người.

Decorin

Là một proteoglycan nhỏ rất giàu leucine với các glycosaminoglycan loại chondroitin sulphat (CS) hoặc dermatan sulphat (DS). Nó điều chỉnh một loạt các quá trình tế bào, chẳng hạn như tạo sợi collagen, sửa chữa vết thương, sản sinh mạch máu, sự phát triển của khối u và quá trình "tự thực bào" của tế bào (autophagy – tế bào tự phân hủy các thành phần không cần thiết bên trong bằng các lysosome). Các chức năng này phát sinh từ một loạt các tương tác decorin/protein, cũng bao gồm các tương tác với chuỗi bên duy nhất của glycosaminoglycan. Hai chức năng chính cần được lưu ý: duy trì cấu trúc tế bào và duy trì tín hiệu ra bên ngoài, mà đỉnh cao là tác dụng chống khối u (Hình 3).

Hình 3: Minh họa của cấu trúc tinh thể của 1 đoạn decorin , những mũi tên đại diện cho các vòng lặp giàu leucine (leucine-rich repeats). (A) LRR 4-6 (lặp lại decorin giàu leucine).

Cấu trúc decorin

Proteoglycan này có miền trung tâm chứa 12 vòng xoắn giàu leucine (LRR) và vị trí gắn vào đầu tận cùng N cho một chuỗi GAG chondroitin hoặc GAG dermatan sulphat độc nhất. Hình dạng của nó đã được mô tả giống như một chiếc móng ngựa hoặc giống như quả chuối, với bề mặt bên trong lõm bao gồm 14 tấm 𝛃 uốn cong và một bề mặt bên ngoài lồi bao gồm nhiều vòng xoắn 𝛂. Mặc dù đã được chứng minh rằng chuỗi GAG quan trọng đối với một số tương tác decorin/phối tử, hầu hết các tương tác của decorin đều diễn ra trong protein trung tâm của nó. Trên thực tế, LRR 4-6 hoạt động như một vị trí gắn kết có ái lực cao với collagen I. Bên cạnh đó, chính những vùng giàu leucine này chịu trách nhiệm gắn decorin vào thụ thể tyrosine kinase (RTK), chẳng hạn như thụ thể 2 của yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGFR2) và thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì của da (EGFR) [29].

Tương tác decorin/phối tử

Decorin tương tác với nhiều loại phối tử bao gồm các thành phần của chất nền ngoại bào, các thụ thể tế bào, các yếu tố tăng trưởng, protease (enzyme phân hủy protein) và các phân tử tín hiệu khác. Tương tác giữa decorin và các phối tử của nó bao gồm tương tác trên chuỗi glycosaminoglycan, cũng như trên các phần đính kèm gắn với lõi protein của nó. Điều này cho phép decorin tham gia vào nhiều chức năng, nhờ khả năng kích hoạt hoặc ức chế tín hiệu của thụ thể, bắt cóc (làm gián đoạn - kidnapping) các yếu tố tăng trưởng và trực tiếp hoặc gián tiếp, thay đổi việc sản xuất các thành phần chất nền ngoại bào quan trọng, chẳng hạn như collagen.

Ngoài ra, có vẻ như decorin đơn phân giải thích phần lớn các tương tác, vì sự đime hóa của decorin có nghĩa là vùng trung tâm của nó không có sẵn để gắn vào các cơ chất khác. Trên thực tế, các nghiên cứu được thực hiện gần đây đã chứng minh rằng quá trình dime hóa decorin là có thể đảo ngược và đặc biệt là khả năng của decorin trong việc chuyển đổi xen kẽ giữa 1 bên là kết hợp để hình thành các đồng phức kép (homodimer) và 1 bên là tương tác với collagen dưới dạng monomer [30].

Chuỗi đầu tận cùng N chứa GAG của decorin cũng đóng một vai trò lớn trong sự kết nối của các sợi collagen liền kề. Cụ thể, chuỗi dermatan sulphat ở 2 sợi collagen khác nhau sẽ kết nối với nhau. Về mặt chức năng, sự tương tác này giữa decorin và collagen là rất quan trọng cho sự hình thành một cách hợp lý của các cấu trúc sợi. Ngoài tương tác với collagen loại I, decorin còn gắn vào các collagens loại II, III, IV, V, VI, XII và XIV, nơi có ái lực cao đối với tương tác với collagen loại VI.

Decorin | Sigma-Aldrich

Như trường hợp của collagen, decorin có thể tương tác với fibronectin (một loại protein chịu trách nhiệm cho sự kết dính, di chuyển và biệt hóa tế bào). Sự tương tác này giữa decorin và fibronectin có thể là kết quả của sự thay đổi độ bám dính của tế bào với chất nền ngoại bào.

Thật kỳ lạ, Tenascin-X (một glycoprotein ngoại bào được tìm thấy trong các mô liên kết giúp điều chỉnh sự trưởng thành của chất nền ngoại bào và có liên quan đến cơ chế bệnh sinh của hội chứng Ehlers-Danlos và bệnh tăng nhãn áp), bao quanh các sợi collagen, được cho là có liên kết với decorin, nhờ vậy mà giúp duy trì sức đề kháng cơ học của các mô liên kết. Vì vậy, sự hiện diện của decorin là rất quan trọng trong việc hình thành hoàn chỉnh của collagen và đảm bảo tính toàn vẹn của chất nền.

Hơn nữa, decorin có thể gắn vào EGFR (thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì da) và có thể ngăn chặn chu kỳ tế bào thông qua cảm ứng p21WAF1, giải thích một phần khả năng của decorin trong việc ngăn chặn sự hình thành khối u.

Cuối cùng, một nhóm yếu tố tăng trưởng quan trọng khác tương tác với decorin là nhóm các yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi (FGF). Yếu tố này gắn vào chuỗi dermatan sulphat của decorin. Đây là một tương tác có liên quan trong bối cảnh chữa lành vết thương.

Những thay đổi diễn ra ở decorin do quá trình lão hóa

Một nghiên cứu được thực hiện bởi Li Y. và cộng sự. vào năm 2013 [31] phân tích decorin chiết xuất từ da của những người trẻ tuổi từ 21-30, với những người khác khoảng 80 tuổi, với kết quả cho thấy kích thước phân tử của decorin ở da của người già nhỏ hơn kích thước phân tử của decorin ở da của người trẻ. Điều này chứng tỏ rằng trong quá trình lão hóa, các chuỗi glycosaminoglycan của decorin trong da người ngắn lại. Do đó, có thể kết luận rằng việc giảm kích thước của chuỗi glycosaminoglycan có thể góp phần vào sự suy yếu da ở người cao tuổi.

Decorin được biết đến như là 1 chất có thể điều hòa sự hình thành sợi collagen, do các tương tác được tạo ra với chuỗi GAG của nó. Điều quan trọng cần lưu ý là sự tương tác được tạo ra giữa phân tử này và collagen là cần thiết để đảm bảo sự hình thành các sợi collagen hợp lý. Ngoài ra, người ta còn quan sát thấy rằng theo thời gian, sự giảm kích thước phân tử decorin ở trong da lão hóa, do sự rút ngắn của chuỗi glycosaminoglycan, có khả năng dẫn đến độ mỏng manh của da tăng lên.

Perlecan

Schematic molecular structure of perlecan | Download Scientific Diagram

Đây là một proteoglycan có chuỗi glycosaminoglycan loại heparin sulphat. Cấu trúc của nó bao gồm một lõi protein trong đó một vài chuỗi heparan sulphat được gắn chung ở 1 đầu bởi liên kết cộng hóa trị [32].

Perlecan được tìm thấy trong các mô mạch máu, nó có thể tham gia vào một loạt các quá trình như tạo huyết khối, kết dính tế bào và phát triển mạch máu. Ngoài ra, nó còn tham gia vào quá trình hình thành mạch vì có các đặc tính kích thích tạo mạch và chống tạo mạch trong cùng một phân tử. Do đó, nó có thể ức chế sự hình thành mạch, ức chế phát triển mao mạch và sự di chuyển của các tế bào nội mô. Vai trò của perlecan trong các chức năng của quá trình hình thành mạch mau và "tự thực bào" rất được quan tâm về mặt cân bằng nội môi của mô. Có điều này là do nó tham gia vào việc điều chỉnh và duy trì tính toàn vẹn của lớp biểu bì da, bao gồm cả việc sửa chữa mô.

Những chức năng này là do perlecan có khả năng điều chỉnh các hoạt động sinh học của các yếu tố tăng trưởng phân bào và tạo mạch như yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF) và FGF. Ngoài ra, chúng có thể bảo vệ các yếu tố tăng trưởng liên kết với heparin khỏi biến tính nhiệt và phân giải protein. Heparan sulphat proteoglycan (HSPGs) có thể làm tăng hiệu quả của yếu tố tăng trưởng liên kết với heparin vì chúng kích thích gắn cơ chất vào thụ thể và có thể ảnh hưởng đến tính đặc hiệu của yếu tố tăng trưởng đối với thụ thể [33].

Các tương tác Perlecan

Perlecan tương tác với các thành phần của màng đáy chẳng hạn như laminin-1, collagen IV, và các phân tử kết dính tế bào như integrarin β1.

Nó cũng tương tác với microfibrils và fibrillin-1. Nó có thể kết nối fibrillin-1 với các sợi fibronectin trong giai đoạn đầu của quá trình hình thành microfibril. Fibrillin-1 tương tác với các chuỗi heparin sulphat của vùng perlecan I. Do đó, sự tương tác giữa fibrillin-1 và perlecan là quan trọng trong việc ổn định màng đáy [34].

Chức năng của perlecan

Người ta đã chứng minh rằng perlecan trong tế bào sừng là cần thiết cho sự hình thành hoàn chỉnh của lớp biểu bì và cho sự tăng sinh và biệt hóa tế bào, làm tăng mức độ sinh học của chúng. Trong trường hợp không có perlecan, có hiện tượng sụt giảm ở cấp độ sinh học hoặc ảnh hưởng đến hoạt động của các yếu tố có liên quan đến sự tồn tại và biệt hóa của tế bào sừng. Có một mối tương quan chặt chẽ giữa sự hiện diện của perlecan và sự hình thành lớp thượng bì diễn ra bình thường. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng việc sử dụng perlecan ngoại sinh phục hồi sự hình thành biểu bì vì nó thúc đẩy sự tăng sinh và biệt hóa của các tế bào sừng [35].

Vai trò của Perlecan trong việc truyền tín hiệu của yếu tố tăng trưởng đã được chứng minh vì nó tham gia vào việc trình bày các yếu tố tăng trưởng cho các thụ thể của chúng. Để kết luận, trong quá trình lão hóa, mức độ perlecan giảm, có khả năng ảnh hưởng đến cân bằng nội môi của mô.

Những thay đổi diễn ra ở các mức perlecan khác nhau khi tiếp xúc với bức xạ UV

Do heparin có thể gắn vào nhiều yếu tố tăng trưởng và thúc đẩy tăng sinh tế bào, sự gia tăng các chuỗi perlecan này do bức xạ UV có thể cho phép nó tham gia vào quá trình tăng sản thượng bì và có thể dẫn đến tích tụ heparin sulphat trong quá trình lão hóa da do ánh nắng mặt trời [36].

Versican

Proteoglycan này có một chuỗi chondroitin sulphat. Nó xuất hiện trong các mô như da, mạch máu và tim. Nó ảnh hưởng đến một loạt các quá trình như tạo các sợi đàn hồi, thành phần của chất nền ngoại bào và sự kết dính và tăng sinh của tế bào [37].

Cấu trúc của versican

Proteoglycan này có lõi là protein bao gồm ba vùng cấu trúc:  vùng đầu tận cùng N, vùng đầu tận cùng C và vùng trung tâm, nơi gắn các chuỗi glycosaminoglycan (GAG). Vùng này được tạo thành từ hai miền phụ (GAG- 𝛂 và GAG- 𝛃).

Versican có 4 đồng phân có kích thước khác nhau tùy theo cấu trúc của gen và protein của lõi của proteoglycan: V0 (có hai vùng để gắn vào GAG-𝛂 và GAG-𝛃); V1 (chứa 1 vùng GAG-b); V2 (chứa 1 vùng GAG-a); và V3 (không chứa GAG, được hình thành từ đầu tận cùng N: G1 và đầu tận cùng C: G3). Do đó, đầu tận cùng N và C là chung cho tất cả các đồng dạng, vì ở đầu tận cùng N của chúng (đầu tận cùng amino), có cấu trúc gắn kết protein đây là nơi tương tác của versican với axit hyaluronic (HA). Ở đầu tận cùng C của nó (đầu tận cùng carboxyl) có miền lectin loại C và mô-đun CRP [38]. Sự khác biệt giữa các đồng phân là do miền GAG-𝛂 và GAG-𝛃 được tìm thấy trong miền trung tâm. Nhờ sự kết hợp của các miền cấu trúc đã đề cập ở trên, đã tạo nên một đặc điểm hữu ích của proteoglycan này là khả năng gắn với 1 phức hợp cacbohyđrat ở đầu tận cùng N của nó, chẳng hạn như axit hyaluronic và ở đầu tận cùng C của nó, gắn với ít đường hơn. Sự khác biệt trong miền phụ trung tâm (GAG- 𝛂 và GAG-𝛃) mang lại cho nó các đặc tính đa dạng để điều chỉnh độ nhớt của chất nền. Điều này là do điện tích âm của các chuỗi chondroitin sulphat, cho phép nó tương tác với các phân tử nước. Đặc tính này cho phép nó điều chỉnh nhiều phân tử tích điện dương như cytokine, các yếu tố tăng trưởng và chemokine [39, 40].

 

VCAN (versican)

Tương tác Versican

Protein trung tâm của versican có khả năng liên kết với nhiều yếu tố có liên quan đến quá trình tái cấu trúc chất nền ngoại bào và điều hòa kiểu hình tế bào. Các biến thể này có những tác động riêng biệt có thể ảnh hưởng đến sự tăng sinh tế bào, sự kết dính và di chuyển của tế bào, sự hình thành các lớp phủ ngoài tế bào và sự hình thành các sợi đàn hồi [41]. Nhưng vẫn chưa rõ được cụ thể các vùng nào tại protein trung tâm của versican đã tạo nên những hiệu ứng này hoặc liệu rằng chúng có thể hiện các hoạt động sinh học khác nhau hay không [42].

Người ta đã chứng minh rằng vùng G1 ở đầu tận cùng N tương tác với axit hyaluronic và thúc đẩy ngưng tập của các chuỗi giống nhau trong chất nền ngoại bào.

Ngoài ra, nó tạo ra sự nén chặt của collagen và elastin. Vì vậy, vùng đặc biệt này (đầu tận cùng N) có thể cho phép hoạt động của versican ảnh hưởng đến việc tái cấu trúc chất nền ngoại bào và kiểu hình tế bào.

Những thay đổi được tạo ra trong versican khi ngừng tiếp xúc với ánh nắng mặt trời 

Một nghiên cứu của Knott vào năm 2008 [43] đã chứng minh rằng mức độ biểu hiện mRNA của versican không bị thay đổi ở làn da được bảo vệ khỏi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Tuy nhiên, da tiếp xúc với bức xạ UV có sự gia tăng sản xuất versican. Do đó, người ta cho rằng tiếp xúc với ánh nắng mặt trời sẽ làm tăng mức độ versican, dẫn đến số lượng lớn chuỗi glycosaminoglycan trong không gian ngoại bào, bảo vệ các nguyên bào sợi khỏi quá trình chết theo chương trình (apoptosis) do stress oxy hóa và tạo điều kiện thuận lợi cho việc sửa chữa mô và hấp thụ nước.

Thật thú vị khi lưu ý đến vai trò của versican đối với da vì nó ảnh hưởng đến các quá trình như tạo các sợi đàn hồi, thành phần của chất nền ngoại bào, kết dính và tăng sinh tế bào. Tất cả những điều này đều có thể thực hiện được là do bản chất của protein của phân tử versican, cho phép tham gia vào quá trình tái cấu trúc chất nền ngoại bào, gắn vào axit hyaluronic và tạo ra sự kết dính của collagen và elastin.

Thương mại hóa proteoglycan

Hiện nay, và do sự phổ biến rộng rãi, proteoglycan được biết đến nhiều hơn, và có rất nhiều phòng thí nghiệm (Martiderm, Endocare, Farline ...) tạo ra proteoglycan ở các dạng mỹ phẩm khác nhau như ampoules, serums hoặc creams.

Do đó, chúng tôi có thể đề xuất rằng, với bản chất của proteoglycan, chúng có thể được dùng trong các chế phẩm da liễu và do sự tương đồng của chúng với các phân tử của chính chúng ta, chúng sẽ hoạt động hiệu quả trong việc sửa chữa các mô nâng đỡ, dưỡng ẩm, làm mịn da và giảm nếp nhăn.

Kết luận

Hầu hết những thay đổi xảy ra trên da theo thời gian diễn ra ở lớp hạ bì, nơi xảy ra những thay đổi về collagen và proteoglycan. Vì vậy, cần quan tâm đến việc nghiên cứu các thành phần này và vai trò chúng đối với làn da của con người.

Cấu trúc proteoglycan chịu trách nhiệm cho việc thực hiện nhiều chức ở trên da như: ngăn ngừa sự xuất hiện của nếp nhăn, tăng độ ẩm và độ đàn hồi của da, cũng như tác dụng chống oxy hóa và bảo vệ khỏi stress oxy hóa do sự gia tăng các gốc tự do.

Trong quá trình lão hóa, sự giảm kích thước của các proteoglycan nội sinh diễn ra trong chất nền ngoại bào, và làn da trở nên mỏng manh và yếu ớt hơn; do đó, việc bổ sung từ bên ngoài phân tử này có thể giúp trì hoãn hoặc ngăn ngừa lão hóa, giúp hydrat hóa (làm ẩm) và sửa chữa các mô da.
 

 
← Bài trước Bài sau →