人类皱纹是如何产生的？浦项科技大学科学家重现结构揭示其原理

浦项科技大学一个研究小组在体外复制了生物皱纹结构，确定压缩力和脱水等因素是关键。他们的研究可提供实时成像推动皮肤老化研究和再生疗法，在生物医学和美容研究领域应用广泛。

由Dong Sung Kim教授、Anna Lee教授和Jaeseung Youn博士领导的POSTECH机械工程系研究小组成功地在体外复制了生物组织中的皱纹结构，揭示了皱纹形成的驱动机制。他们的研究成果于8月19日发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

皱纹通常与皮肤老化有关，但包括大脑、胃和肠道在内的许多器官和组织也有明显的皱纹形态。这些结构在调节细胞状态和分化方面发挥着关键作用，对各器官的生理功能做出了贡献。了解生物组织如何折叠和形成皱纹，对于理解生物体的复杂性至关重要，而不仅仅是美容方面的问题。这些知识对于推动皮肤老化、再生疗法和胚胎学等领域的研究至关重要。

尽管生物皱纹结构非常重要，但由于体外复制皱纹形成的局限性，该领域的大部分研究都依赖于果蝇、小鼠和鸡等动物模型。因此，活体组织中皱纹形成背后的详细过程在很大程度上仍不为人所知。

ECM 水凝胶层上的皱褶上皮对压缩反应的图像。资料来源：POSTECH

Dong Sung Kim 教授的研究小组通过开发一种完全由人类上皮细胞和细胞外基质 (ECM) 组成的上皮组织模型，解决了这一局限性。通过将该模型与能够施加精确压迫力的设备相结合，他们成功地在体外再现并观察到了通常在肠道、皮肤和其他组织中看到的皱纹结构。这一突破使他们首次能够复制由强大的压缩力引起的单一深层皱纹的分层变形，以及在较轻的压缩力下无数小皱纹的形成。

研究小组还发现，底层 ECM 的多孔结构、脱水以及施加在上皮细胞层上的压缩力等因素对皱纹的形成过程至关重要。他们的实验发现，使上皮细胞层变形的压缩力会导致 ECM 层内的机械不稳定性，从而形成皱纹。此外，他们还发现 ECM 层脱水是皱纹形成过程中的一个关键因素。这些观察结果与老化皮肤的影响密切相关，即下层组织层脱水导致皱纹形成，这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意义，他说："我们已经开发出一种平台，可以在活体组织中复制各种皱纹结构，而无需进行动物试验。这个平台可以对细胞和组织层面的皱纹形成过程进行实时成像和详细观察，而传统的动物模型很难捕捉到这些过程。它在胚胎学、生物医学工程、化妆品等领域有着广泛的应用。"

编译自/ScitechDaily