科學家在《自然》雜誌上證實皮膚擁有與生俱來的天然保護系統。

皮膚老化是歲月流逝的明顯痕跡之一

皮膚老化的過程相當複雜，由慢性老化和光老化共同造成。前者為內在因素，後者是因暴露於陽光紫外線而造成的外在因素。

皮膚會因老化逐漸失去彈性，表皮與真皮會逐漸變薄，而細胞更新速率也大幅下降。表皮與真皮接合層亦會日漸鬆弛。皮膚老化不只會導致皺紋產生，也會許多損害生理功能，舉例而言，傷口需要更多時間才能癒合。

所有的這類改變主要因生物分子受到破壞而引起，如蛋白質可能會因在體內進行的氧化反應而產生改變。

這種氧化反應每天都在發生，因為這是由呼吸、進食和活動而自然產生的結果。然而，在皮膚內，紫外線暴露與其他所有形式的氧化應激（如汙染和香菸）都有可能會加速氧化反應。

蛋白質受到破壞的例子之一：在不同代謝途徑中產生的二羰基化合物乙二醛（GO）和甲基乙二醛（MGO）與蛋白質發生反應。這些化合物具有高反應性，會改變細胞與其組成成分，如脫氧核糖核酸與蛋白質。有些改變會隨著時間而導致不可逆的細胞損傷。

幸運的是，人體內存在由乙二醛酶1（GLO1）與乙二醛酶2（GLO2）組成的乙二醛酶系統，這是可對抗GO與MGO的天然防禦機制。這兩種胞內酶會共同合作，起到解毒GO與MGO的作用。

UPMC－索邦大學與迪奧科學中心的研究人員目前首次透過實驗證實皮膚內的確存在這種乙二醛酶系統。

UPMC－索邦大學的副教授Isabelle Petropoulos和迪奧研究人員Carine Nizard解釋道：「研究結果值得令人注意，因為結果顯示由二羰基應激誘導所引起的糖氧化反應不只會影響彈性蛋白與膠原蛋白等細胞外蛋白質，也會影響細胞內蛋白質」

這兩位團隊領導者接著說明：「這種細胞內糖化反應不只會造成皮膚的『結構』部分（彈性蛋白與膠原蛋白）的細胞功能發生改變，也會導致組成皮膚的『活動』部分的細胞功能發生改變。有鑑於此，GLO系統在預防這些改變方面扮演重要角色，因它可維持皮膚穩態。」

GLO系統存在皮膚細胞的核心－表皮的角質形成細胞（負責組織更新）與真皮的成纖維細胞（皮下組織下方的皮膚層），可在GO與MGO生成時馬上發揮偵測與抑制作用，以預防它們攻擊細胞與其組成成分。

GO和MGO所造成的蛋白質變性會造成細胞老化，最終會導致組織老化，而GLO系統可抑制由GO和MGO所引起的蛋白質變性。一開始，先由GLO1負責清除和轉化GO與MGO，再輪到GLO2生成乙醇酸（以GO為例）等無毒分子。

然而，研究人員表示，美中不足的是，GLO系統的功效似乎會隨著時間而減弱，功效也隨之減退。而活力衰退這點在光老化肌膚上尤其明顯。

乙二醛酶存在於皮膚的何處？

在活體外實驗中，研究人員使用對抗GLO1和GLO2的抗體，以年輕與年老（或衰老）的人類肌膚細胞的初代角質形成細胞與成纖維細胞為研究環境，研究乙二醛酶的表現。

研究人員也觀察這兩種酶在這些樣本中的活性。他們發現當皮膚細胞老化時，GLO在成纖維細胞中的表現並未改變，但是GLO1的活性與表現減弱。研究人員也在初代角質形成細胞中觀察到GLO2的表現，而其表現亦會因光暴露而減弱。

「皮膚內的GLO系統似乎能保護皮膚的蛋白質穩態，尤其是在幹細胞所在的表皮基底層。」

Petropoulos與Nizard解釋道。「我們所獲得的初步結果顯示乙二醛酶可能在角質形成細胞的增殖和分化過程中扮演重要角色。」

兩位研究團隊領導者補充說明：「在衰老的角質形成細胞中進行的GLO活體外實驗顯示GLO1的活性大幅減退，但是表現並未改變。這個變化導致受GO和MGO改變的蛋白質在細胞中積累。這些變性蛋白質也積累在光暴露年老皮膚的樣本中，尤其在真皮中。然而，在未經光暴露的皮膚樣本中，積累情況較不嚴重。」

「相對於此，在GLO1表現明顯的表皮基底層中，受損蛋白質的數量並未增加。因此，這個系統似乎可以保護增殖細胞不受傷害。」

在年輕與年老人類皮膚切片的體外研究中，研究人員發現GLO1表現於表皮表層，而其表現會隨著年紀而增加。然而，無論皮膚樣本的年紀為何，暴露於紫外線中都會使其表現減弱。

GLO的表現在已出現許多老人斑的皮膚中減弱，正如在以人工方式受二羰基分子「應激」24小時的皮膚細胞。

最後，迪奧科學中心與UPMC的科學家們希望能透過這些全新研究結果，尋找能讓GLO系統維持年輕活性的方式。要達到此一目標，或許可透過鑑定抗氧化物科技，找出可有效瞄準與活化GLO系統的抗氧化方式。