ANTI-DERMAL DECLINE

Huden er vores største organ, der udsættes for det ydre miljø, og med alderen er udsat for både indre og ydre ældningsfaktorer. Hudens ældning er karakteriseret ved ydre træk som rynker, tab af elasticitet og slaphed. Denne ældningsproces ledsages af fænotypiske ændringer i hudceller såvel som strukturelle og funktionelle ændringer i ekstracellulære matrixkomponenter såsom kollagener og elastin. Hudaldring induceres af både iboende og ydre faktorer. Indre ældning er en uundgåelig fysiologisk proces, der resulterer i tynd, tør hud, fine rynker og gradvis dermal atrofi, mens ydre ældning fremkaldes af udefrakommende faktorer såsom luftforurening, rygning, og soleksponering, hvilket resulterer i grove rynker, tab af elasticitet, slaphed og ru tekstureret udseende. Navnlig er langvarig eksponering for ultraviolet solstråling (UV) den primære faktor for ældning af hudens ydre og kaldes fotoaldring.

Disse ældningsprocesser er ledsaget af fænotypiske ændringer i hudceller samt strukturelle og funktionelle ændringer i ekstracellulære matrixkomponenter såsom kollagener, elastin og proteoglycaner, der er nødvendige for at give henholdsvis trækstyrke, elasticitet og hydrering til huden.

For den iboende ældede hud forekommer de mest bemærkelsesværdige histologiske ændringer i basalcellelaget. Forskning viser, at når en person bliver ældre, reduceres proliferation af celler i basallaget. Epidermis bliver derefter tyndere, og kontaktoverfladearealet mellem dermis og epidermis mindskes, hvilket resulterer i en mindre udvekslingsoverflade for næringstilførsel til epidermis og yderligere svækket evne til basalcelleproliferation. Denne proces med nedsat proliferationsevne hos celler, herunder keratinocytter, fibroblaster og melanocytter, kaldes cellulær senescens.

Vores hud er et dynamisk og komplekst organ med en unik struktur. Grænsen mellem epidermis og dermis, det epidermale-dermale kryds, er en samling af proteiner og strukturer kendt som basalmembranen. Under basalmembranen er der den underliggende dermis, som giver strukturel støtte, samt næring og cirkulation i huden. Dermis omfatter primært fibroblaster, som producerer en indbyrdes forbundet ekstracellulær matrix af kollagener og elastiske fibre.

Aldring ser ud til at påvirke alle hudlag og kommer til udtryk som ændringer i deres struktur og funktion. Den ældede epidermis viser en nedsat kapacitet som barrierefunktion. Udover epidermis bliver både den epidermale-dermale forbindelse og dermis også tyndere. Udfladningen af ​​det epidermale-dermale forbindelse fører til færre celler, mindre næring og mindre ilt, hvilket resulterer i rynkedannelse. Den dermale ekstracellulære matrix (ECM) udviser også strukturelle og funktionelle ændringer i både indre og ydre ældet hud. Disse omfatter en ændret akkumulering af type I og type III kollagener og ændringer i forholdet mellem type I/III, en forringet syntese af disse ECM-molekyler og ændringer i den elastiske organisation af fibre. Faldet i antallet af fibroblaster bidrager også til ændringer og nedbrydning af ECM, hvilket viser sig som fremskreden dermal udtynding, øget rynker og tab af elasticitet.

Aldrende celler akkumuleres i kronologisk ældet hud, såvel som for tidligt ældet hud, og kan bidrage til aldersrelaterede hudændringer. De akkumulerende ældede keratinocytter og fibroblaster i huden producerer cytokiner,

ekstracellulære matrix-modificerende enzymer og andre molekyler, der kan virke på afstand og kan således udøve langsigtede virkninger på mikromiljøet i naboceller.

Både indre og ydre faktorer kan forårsage permanent ældning i hudceller, som følge af afkortning af telomerer, mitokondriel svækkelse og opregulering af DNA-skaderesponssignalering, hvilket endelig fører til standsning af cellecyklus. Som følge heraf er tilstedeværelsen af ​​gamle keratinocytter og fibroblaster årsag til faldet i opretholdelse af hudens helhed og funktion.

Ophobning af dysfunktionelle mitokondrier er en væsentlig årsag til forhøjet ROS-produktion i aldrende celler. Lige som ROS-relateret mitokondrieskade ved fotoaldring af huden. Gentagen UVA-eksponering har vist sig at være ledsaget af en stigning i mitokondrielle DNA-mutationer. Især den fotoældede hud omfatter op til 10 gange hyppigere mitokondrielle DNA-mutationer sammenlignet med solbeskyttet hud. Desuden er mitokondrielle DNA-mutationer forbundet med stigning i matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) mængden og deraf følgende kollagen nedbrydning.

Op- og nedregulering af ​​mikroRNA'er i aldrende dermale fibroblaster er også med til at reducere fastgørelsen af fibroblaster ved nedregulering af integrin. Ekspressionen af ​​kollagen XVI, en mindre komponent i ECM i aldrende fibroblaster nedreguleres direkte af opreguleret mikroRNA. Ved UV-bestråling ændres mikroRNA-ekspression. UVA-eksponering nedregulerer mikroRNA, hvilket fører til opregulering af anden transkriptionsfaktor, som påvirker kollagengenaktiviteten i fibroblaster.

Dermis består primært af den ekstracellulære matrix (ECM) og fibroblaster. Under ældningsprocessen gennemgår dermis betydelige ændringer. Kollagen, som er en vigtig bestanddel af ECM, bliver fragmenteret og groft fordelt, og dets samlede mængde falder. Dette skyldes hovedsageligt øget aktivitet af matrixmetalloproteinaser og svækket transformerende vækstfaktor-β-signalering induceret af reaktive oxygenarter genereret under aldring. Reduktionen i mængden af ​​kollagen hindrer den mekaniske interaktion mellem fibroblaster og ECM og fører følgelig til forringelse af fibroblastfunktionen og yderligere reduktion i mængden af ​​dermal kollagen. Andre ECM-komponenter, herunder elastiske fibre, glycosaminglycaner (GAG'er) og proteoglycaner (PG'er), ændres også under aldring, hvilket i sidste ende fører til en reduktion i mængden af ​​funktionelle komponenter. Elastiske fibre falder i indre ældet hud, men ophobes unormalt i fotoældret hud.

I modsætning til epidermis, som består af tætliggende keratinocytter, består dermis primært af en acellulær komponent, ECM. Kollagenfibre er en vigtig bestanddel af ECM, der tegner sig for 75% af hudens tørre vægt og giver den trækstyrke og elasticitet.

I menneskelig hud udgør type I kollagen 80 til 90% af det samlede kollagen, mens type III udgør 8 til 12%, og type V udgør <5%. Kollagenbundterne øges i størrelse dybere nede i dermis.

Elastiske fibre er et andet fibrøst element, der udgør den dermale ECM. De andre komponenter i ECM er proteoglycaner (PG'er) og glycosaminoglycaner (GAG'er), som er amorfe og omgiver og indlejrer de fibrøse og cellulære matrixelementer i dermis. Selvom de kun udgør 0,2% af tørvægten af ​​dermis, absorberer de vand op til 1.000 gange deres volumen og har roller i reguleringen af ​​vandbinding og kompressibilitet af dermis.

Fibroblaster er dermal-residente celler og er differentierede fra mesenchymale celler. De er ansvarlige for syntesen og nedbrydningen af ​​fibrøse og amorfe ECM-proteiner. Deres funktion og interaktion mikromiljøet er vigtige for at forstå den molekylære mekanisme bag dermal aldring.

Kvantitative og strukturelle ændringer i kollagenfibre er de vigtigste modifikationer, der findes i ældet hud. I modsætning til dem i ung hud, som har rigelige, tætpakkede og velorganiserede intakte kollagenfibre, er kollagenfibre i ældet hud fragmenterede og groft fordelt. En øget kollagennedbrydning og reduceret kollagenbiosyntese er begge involveret i denne afvigende kollagenhomeostase, hvilket resulterer i en netto kollagenmangel, en proces der ses som hudrynker og hudens tab af elasticitet, som både kan ses i naturlig ældet og fotoældret hud.

Reaktive oxygenarter (ROS) genereret i ældningsprocessen inducerer transkriptionsfaktorer,

herunder aktivatorprotein 1 (AP-1) og nuklear faktor-KB (NF-KB).

Denne aktivering øger matrix metalloproteinase (MMP) ekspression og hæmmer transformerende vækstfaktor-β (TGF-β) signalering, hvilket fører til kollagenfragmentering og nedsat kollagenbiosyntese. Dette hindrer den mekaniske interaktion mellem fibroblaster og den ekstracellulære matrix (ECM), og reducerer størrelsen af ​​dermale fibroblaster. Ældede fibroblaster producerer en større mængde ROS, der yderligere øger ekspressionen af ​​MMP'er og hæmmer TGF-β-signalering, hvilket skaber en positiv feedback-loop, der accelererer dermal aldring.

1. Nedregulering af gener, der koder for mitokondrieproteiner

2. Nedregulering af proteinsyntesemaskineriet

3. Dysregulering af immunsystemets gener

4. Reduktion af vækstfaktorsignalering

5. Konstitutive reaktioner på stress og DNA-skader

De mest bemærkelsesværdige mikrostrukturelle ændringer af dermis, der sker med alderen er et fald i indholdet af kollagen og elastin, en stigning i kollagen tværbindinger (fragmenteret kollagen) og en nedsættelse af mængden af proteoglykaner.

Hudens ældning skyldes både tidens gang (genotypisk aldring, iboende) og kumulativ eksponering for eksterne faktorer, såsom især UV-lys i fotoeksponerede områder af huden.

Omfanget af ​​de resulterende mikrostrukturelle ændringer i dermis udsat for UV-lys er forværret i fotoeksponeret hud og afhænger af, hvor tidligt huden udsættes for UV-lys og hvor længe det står på.

Ved aldring af huden falder ECM-helheden i form af fald i omsætning og dynamik. Det sker gennem ophobning af skader fra kollagenfragmentering, oxidation, glycosylering, tværbinding og ophobning af proteinaggregater.

Nedgang i ECM-biosyntesen er en selvforstærkende nedadgående spiral og er årsag til fald i kollagenproduktionen under aldring. Kollagenmassen falder kontinuerligt med en hastighed på 1 % om året i vores hud - som bedst ses ved rynker og slap hud. Generelt er der under aldring et progressivt fald i ECM-biosyntese, ledsaget af en stigning i ECM-nedbrydning. Fald i ECM-biosyntesen og stigning i ECM-nedbrydning fremskynder aldring af huden.

Peptiderne i Tromborgs produkter langtidssikrer og bremser aldring ved at aktivere kollagen- og ECM-opbygning dvs. beskytter mod det progressive fald i ECM-helheden.

Matrisomet består af kerne- og tilknyttet-matrisom. Kernematrisomet er det sæt af proteiner, der syntetiseres og udskilles af celler i huden for at danne ECM'er. Det humane genom koder for 44 kollagengener, 195 ECM-glycoproteiner (herunder fibronektiner, lamininer osv.) og 35 proteoglycaner, der danner kernematrisomet.

Det "tilknyttede matrisom" består af proteiner, der udskilles og enten lokaliseres til ECM'en eller ombygger ECM'et. Menneskets matrisom består af 1.027 gener. Disse omfatter proteiner, såsom lamininer; collagen typer IV, XVII, nidogener og perlecans. Alle er med til og afgørende for en ung ECM og/eller sund aldring.

Den dermale-epidermale forbindelse (DEJ fra engelsk dermal-epidermale junction) er en fysisk og biologisk grænseflade mellem epidermis og dermis. Ud over at give en strukturel integritet, fungerer DEJ også som en passage for molekylær transport. DEJ er noget af det første der påvirkes aldring af huden. Peptider virker på basalmembran (BM) og DEJ.

Peptiderne og peptidsammensætningen i Tromborgs produkter stimulerer proteinekspression af kollagen XVII, laminin og nidogen lige som signifikant øget dermal kollagenekspression såvel som ekspression af kollagen XVII. Lamininproteinet der stimuleres er på den dermale side af DEJ og Tromborgs peptidkompleks forbedrer DEJ's strukturelle egenskaber gennem dets evne til at stimulere BM-proteiner.

DEJ’s primære strukturelle elementer består af to polymere netværk bestående af laminin og kollagen IV, som primært er sammenkoblet med nidogen og perlecan. Både kollagen IV og laminin er trimere proteiner, der selv samles i uafhængige netværk. Laminin er det stof der holder sammen på DEJ, mens kollagen IV, den mest forekommende basalmembrankomponent, er ansvarlig for dens trækstyrke.

Laminin er den grundlæggende byggesten til den indledende dannelse af basalmembranen. Alle lamininer er opbygget som heterotrimere proteiner bestående af en α, β og γkæder, samlet i en αβγ heterotrimer. Laminin-332 indeholder tre underenheder, α3, β3 og γ2.

De forbundne molekyler, der er centrale for DEJ-integriteten:

• Nidogenisoformer 1 og 2 forbinder elementer mellem laminin- og kollagen IV-netværkene, hvilket letter dannelse og stabilisering af DEJ.

• Perlecan er en vigtig proteoglycan af basalmembranen og andre ECM-strukturer, og den består af et langstrakt kerneprotein. Perlecan har en strukturel brobygningsfunktion i basalmembranen og hjælper med at samle de vigtigste bestanddele inden for molekylære suprastrukturer.

Den dermale-epidermale forbindelse adskiller ikke kun hudens epidermale og dermale lag, men er også en biokemisk grænseflade mellem epidermis og dermis. Som et unikt histologisk træk ved DEJ er en bølgelignende struktur dannet af både epidermale fremspring ned i dermis (rete ridges) og dermale projektioner op i epidermis (dermale papiller). I ældet hud sker der en udtynding og udfladning af DEJ-strukturen, hvilket resulterer i en nedsat fæstning af epidermis til dermis, hvilket nedsætter mekanisk stabilitet og strukturel integritet af DEJ.

DEJ er kernen i kommunikationen mellem dermis og epidermis og udfører en central biomekanisk funktion ved opretholdelse af epidermal homeostase. Som følge af aldring bliver huden mere skrøbelig, mindre modstandsdygtig over for forskydningskræfter og mere sårbar over for skade. Ved alderen hud sker der en udjævning af DEJ med ca. 35% i form af progressivt tab

af og udfladning af de epidermale reterygge og dermale papillære fremspring. Reterygge højden falder med alderen og antallet af papiller pr. område falder med tiden. De ændringer, der observeres under aldring, varierer alt efter kroppens steder: dermale papiller er ensartet fordelt i den fotobeskyttede hud, men alvorligt nedsat og ikke-ensartet fordelt i ansigtshuden.

DEJ er kendetegnet ved et bølgende mønster, der stammer fra epidermale rete-højder, der er nedvækst af epidermis inden for den papillære dermis,

Disse forhøjninger indrykker epidermislaget og øger DEJ's overfladeareal betydeligt, styrker den dermale-epidermale forbindelse og holder dermis og epidermislaget godt forbundet.

Nedsat transformerende vækstfaktor-β-signalering under aldring.

Transformerende vækstfaktor-β (TGF-β) er en vigtig regulator af ECM-biosyntese. I dermale fibroblaster kontrollerer TGF-β kollagenhomeostase ved at regulere både kollagenproduktion og nedbrydning via Smad-vejen. ECM-kollagener opreguleres således direkte af TGF-β/Smad-signalering. I modsætning hertil er MMP'er nedreguleret, og TIMP'er opreguleres af Smad-signalnetværket.

TGF-β/Smad-signalvejen er afgørende for at opretholde den strukturelle og mekaniske integritet af dermis ved at øge ECM-produktion og hæmme ECM-nedbrydning.

I ældet hud hæmmer AP-1 induceret af ROS TGF-β-signalvejen i dermale fibroblaster. Forringet TGF-β-signalering fører til nedsat syntese af neocollagen og resulterer i en reduktion i nettokollagenmængden i dermis. Produktionen af ​​type I procollagen i ældet menneskelig hud falder på grund af nedregulering af TGF-β/Smad-signaleringen.

I ung hud klæber fibroblaster sig til den omgivende intakte ECM, som hovedsageligt består af type I kollagen. Denne vedhæftning gør det muligt for fibroblaster at udøve mekaniske kræfter på den omgivende ECM og sprede sig og opretholde en aflang form. I ældet hud er fibroblastvedhæftning svækket på grund af progressiv ECM-nedbrydning, hvilket resulterer i reduktion af fibroblaststørrelse, nedsat forlængelse og kollapset morfologi. Reduceret størrelse er et nøgletræk ved biologisk aldring af fibroblaster og er korreleret med nedsat produktion af ECM-komponenter. Reduktionen af ​​dermal fibroblastspredning og cellestørrelse øger også mitokondriel ROS-generering. Reduceret fibroblaststørrelse og mekaniske kræfter medierer stort set reduktionen i TGF-β-reguleret ECM-produktion.

Desuden regulerer reduktionen i fibroblaststørrelse ECM-nedbrydning gennem forhøjede MMP-niveauer.

ROS genereret i ældningsprocessen øger MMP-ekspression og hæmmer TGF-β-signalering, hvilket fører til kollagenfragmentering og nedsat kollagenbiosyntese. Dette hindrer den mekaniske interaktion mellem fibroblaster og ECM, og fører følgelig til en reduktion i størrelsen af ​​dermale fibroblaster. De ældede fibroblaster producerer mere ROS, som yderligere øger ekspressionen af ​​MMP'er og hæmmer TGF-β-signalering, hvilket skaber en positiv feedback-loop, der accelererer dermal aldring. Fibroblaster i ældet hud opretholder deres udseende og funktion, når de er i kontakt med intakt ECM, hvilket antyder, at ECM-mikromiljøet er en vigtig faktor i ældning af fibroblaster.

MMP'er er en superfamilie af zinkholdige metalloproteinaser, der har kapacitet til at nedbryde de ECM-molekyler, der omfatter hudens dermale bindevæv. Især er induktion af AP-1 forhøjet i MMP1 (collagenase), MMP3 (stromelysin-1) og MMP9 (92 kDa gelatinase), hvilket resulterer i nedbrydning af ECM-komponenter i huden in vivo. De kombinerede virkninger af MMP1, MMP3 og MMP9 nedbryder type-I og type-III dermal kollagen til fragmenterede, uorganiserede fibriller.

Disse nedbrudte produkter nedregulerer kollagensyntesen, hvilket tyder på et negativt feedback-loop i kollagensyntesen via kollagennedbrydning. Ydermere inducerer AP-1 aktiveret af MAPK-vejen Smad7, som blokerer Smad2/3 via den transformerende vækstfaktor beta (TGF-β)-receptor og derved regulerer TGF-β-signalering, hæmmer kollagenproduktion af dermale fibroblaster og reducerer kollagendensiteten.

Det har vist sig, at UVB resulterer i DNA-skader eller DNA-fotoprodukter i huden, der udløser de signalveje, der er forbundet med påbegyndelsen af ​​aldring. UVB-eksponering inducerer dosisafhængige cyclobutan-pyrimidin-dimerer i humane dermale fibroblaster.

PM-induceret oxidativ stress resulterer i lipid-, protein- og DNA-skader. DNA Protection Cream fra Tromborg nedsætter dannelse af dimerer i UV stresset hud så DNA forbliver uskadt og derved bevarer sin super-coiled struktur.