生物工程师探索皮肤为何变得皮革般

人们普遍认为，在阳光下呆太久会让你的皮肤随着时间的推移变得更坚韧。想想农民、公路工作人员和其他长时间在户外工作的人，或者在日光浴室里待了太多时间的人，他们的皮肤“皮肤黝黑”。

但令人惊讶的是，到目前为止，很少有研究来解释为什么会在生物学层面上发生这种情况。

宾厄姆顿大学研究人员最近发表在《生物医学材料机械行为杂志》上的一项研究探讨了紫外线辐射如何改变人类皮肤的微观结构。尤其受影响的是胶原蛋白，这种纤维蛋白将我们全身的组织、肌腱、软骨和骨骼结合在一起。

托马斯·J·沃森工程与应用科学学院生物医学工程系的研究负责人是博士。学生AbrahamIttycheri、ZacharyLipsky博士、助理教授TracyHookway和副教授GuyGerman。

这项新研究建立在德国和利普斯基之前的研究基础上，该研究重点关注皮肤的最顶层外角质层。这次，宾厄姆顿团队比较了不同程度的紫外线照射前后的全层皮肤样本。

“表征皮肤材料特性的一种方法是对其进行机械拉伸测试，”Ittycheri说。“如果它很容易拉伸，那么它就相对顺从，但如果拉伸它更困难，你可以将其描述为更硬。我的实验是看看紫外线的孤立效应是什么，并将其与以下场景进行比较：皮肤不会暴露在紫外线下。”

研究人员发现，随着皮肤吸收更多的紫外线辐射，其中的胶原纤维变得更紧密地堆积在一起，从而导致硬度增加和组织更难断裂。German看到了与衰老交联理论的相关性，该理论提出，随着时间的推移，不良分子键的积累会导致细胞功能障碍。

“我们不想在这里加入恐惧因素，说‘不要在阳光下外出’，”他说。“但是长时间暴露在紫外线下会使你的皮肤变得坚韧，并导致更高的致癌风险。”

胡克威今年早些时候因其对心脏细胞的研究而获得了美国国家科学基金会职业奖，她发现心脏和皮肤细胞处理损伤的方式有相似之处，尽管它们的功能截然不同。

“当出现某种损伤时，我们的身体任何组织都会产生这种自然反应，这很可能发生在角质层，”她说。“首先，只要出现某种程度的衰弱，就必须由组织的其他部分进行补偿，否则就会出现灾难性的衰竭。当你患有心肌梗塞时，心脏也会发生同样的情况——你会留下疤痕，然后你的心脏将不再以同样的方式工作。”

她补充说，有时，身体的反应会让你活下来，但不一定是一个好的结果，可能会导致以后出现其他医疗问题。弄清楚这一切发生的机制可以让未来的医生将反应引向更健康的方向。

在这项研究之后，Ittycheri、German和Hookway之间的进一步合作已经在进行中。我们的皮肤是人体最大的器官，也是抵御微生物和其他外界攻击的第一道防线，因此维护甚至强化皮肤的方法显然是有益的。

伊蒂切里说：“对皮肤正常过程的任何破坏都将极其危险，并且对我们的整体生活方式有害。”“这甚至还没有涉及美容方面，当一个人的皮肤看起来不好时，他们对自己的看法就会受到挑战。”

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