科学家揭秘：人类皱纹之谜

POSTECH 研究团队在体外重建了生物皱纹，揭示了 ECM 脱水和压缩力在皱纹形成中至关重要。该平台提供实时成像，并在生物医学和化妆品研究中提供广泛的应用。

浦项科技大学机械工程系的一个研究团队，由 Dong Sung Kim 教授、Anna Lee 教授和 Jaeseung Youn 博士领导，成功地在体外复制了生物组织中皱纹的结构，揭示了驱动其形成的机制。他们的研究结果于 8 月 19 日发表在《自然通讯》杂志上。

虽然皱纹通常与皮肤老化有关，但许多器官和组织，包括大脑、胃和肠道，也有明显的皱纹图案。这些结构在调节细胞状态和分化中起关键作用，有助于每个器官的生理功能。了解生物组织如何折叠和形成皱纹对于了解生物体的复杂性至关重要，而不仅仅是美容问题。这些知识对于推进皮肤老化、再生疗法和胚胎学等领域的研究至关重要。

皱纹形成研究的挑战

尽管生物皱纹结构很重要，但由于在体外复制皱纹形成的限制，该领域的许多研究都依赖于动物模型，包括果蝇、小鼠和鸡。因此，活组织中皱纹形成背后的详细过程在很大程度上仍然未知。

Dong Sung Kim 教授的团队通过开发一种仅由人类上皮细胞和细胞外基质 （ECM） 组成的上皮组织模型来解决这一限制。通过将该模型与能够施加精确压缩力的设备相结合，他们成功地在体外重建和观察了通常在体内肠道、皮肤和其他组织中看到的皱纹结构。这一突破使他们能够首次复制由强压缩力引起的单个深皱纹的分层变形，以及在较轻的压缩下形成许多小皱纹。


皱纹形成的关键因素

该团队还发现，底层 ECM 的多孔结构、脱水和施加在上皮层的压缩力等因素对皱纹形成过程至关重要。他们的实验表明，使上皮细胞层变形的压缩力会导致 ECM 层内的机械不稳定，从而导致皱纹的形成。此外，他们发现 ECM 层的脱水是皱纹形成过程中的一个关键因素。这些观察结果密切反映了在老化皮肤中观察到的影响，其中底层组织层的脱水会导致皱纹的形成，为理解皱纹的形成提供了一个机械生物学模型。

Dong Sung Kim 教授表达了这项研究的重要性，他说：“我们开发了一个平台，可以在活组织中复制各种皱纹结构，而无需进行动物试验。他补充说：“该平台能够对细胞和组织水平的皱纹形成进行实时成像和详细观察，这些过程在传统动物模型中难以捕捉。它在胚胎学、生物医学工程、化妆品等领域具有广泛的应用。

该研究是在韩国国家研究基金会和科学与信息通信技术部的职业中期研究计划以及贸易、工业和能源部的炼金术士项目的支持下进行的。

编译自/ScitechDaily

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