和衰老息息相关的这层结构，你了解吗？

Hey guys，不知道你们在临床中，有没有发现，有些皮肤特别好进针，而有些皮肤穿透起来很难（特别是钝针平铺的时候，经常会遇见穿不过去于是要替换更粗的针头的情况），皮下纤维结构是决定这一情况的根本原因，而今天我要向大家介绍的就是关于皮下脂肪层脂肪细胞周围纤维结构，它是如何根据年龄变化的研究。

皮肤的柔软度和弹性随着年龄的增长而降低，而改善这些感觉是美容的主要目标。皮肤具有多层结构。当手指接触皮肤表面时，人类根据推动和弹跳的程度从感觉中感知柔软度。因此，每个多层结构的物理粘弹性性质对于柔软感是重要的。先前的研究表明，构成皮肤层的角质层/表皮、真皮和皮下组织的粘弹性随着年龄的增长而降低。然而，大多数研究都集中在角质层/表皮和真皮层的粘弹性变化上。角蛋白和保湿物质对角质层/表皮有影响。一些研究表明，真皮纤维组织的数量和质量变化与年龄有关。其他研究表明，这种变化是由紫外线辐射引起的。此外，纤维结构的变化与粘弹性有关。

皮下脂肪层的厚度大约是真皮的五倍，它的状况对触觉有显著影响。因此，应阐明与皮下脂肪层年龄相关的粘弹性变化相关的组织学因素。然而，皮下脂肪层的组织学衰老相关变化直到最近才得到详细验证。最近，研究表明，真皮和皮下脂肪层之间的边界区域的结构随着年龄的增长而变化。皮下组织的纵向支持带（RC）结构随着年龄的增长而变化，并与皮肤粘弹性有关。扫描电子显微镜（SEM）和皮下脂肪层的组织染色显示，除了先前研究中描述的结构外，脂肪细胞周围还存在网状纤维结构，即胶原蛋白。然而，这种纤维结构中与年龄相关的变化及其对粘弹性的影响尚未得到评估。

这项研究通过从人脸颊切除的皮肤组织的扫描电镜检查了脂肪细胞周围纤维结构的个体差异和年龄相关变化。此外，使用相同的组织样本通过超声弹性成像评估局部粘弹性特性，并分析粘弹性特性与脂肪组织周围纤维结构之间的关系。

材料和方法

人体皮肤组织采集

人脸颊皮肤组织，包括表皮、真皮和皮下脂肪组织，购自Obio，LLC（El Segundo，CA，USA）。这些组织是从18名年龄在20-100岁的高加索成年女性身上采集的。然后，它们被冻住了。在获取人体组织样本之前，我们确保Obio，LLC遵守所有道德和适用的法律、法规和条例。此外，该公司还获得了每位捐赠者的书面知情同意书。图1显示了样本数量和年龄。

图1：研究中使用的皮肤组织捐献者的年龄分布直方图

皮下组织的制备和SEM评估

样品是根据先前研究中使用的方法制备的，该研究使用SEM进行微观结构分析。以下是程序的简要描述：使用切片机刀片，在干冰上冷冻时将样品切碎。接下来，将它们浸入磷酸盐缓冲盐水（PBS）（-）中进行解冻。用镊子将组织切开，形成内部结构暴露的切片，以保留脂肪细胞结构。在这种条件下，将组织浸泡在2%戊二醛-2%多聚甲醛中，并在4°C下处理过夜。用PBS（-）洗涤后，将组织浸入1%的锇酸溶液中，并在4°C下处理3小时。然后，再次用PBS（-）洗涤，并用50%-100%乙醇脱水。用乙醇和叔丁醇的混合物处理组织，并进行真空冷冻干燥。接下来，使用离子溅射法对组织进行铂沉积。为了在放大500倍的情况下评估脂肪层中脂肪细胞周围的纤维结构，使用JSM‐IT500HR（JEOL，Tokyo，Japan）获取SEM图像。从上皮下脂肪层和下皮下脂肪层采集每个供体组织的SEM图像，每个组织有三个图像，总共有六个图像。

SEM图像的评估

使用所有的SEM图像，通过关注脂肪细胞周围纤维的数量和厚度来建立顺序。然后将顺序划分为五个片段，并从五个片段中的每一个片段中选择代表性图像。这些图像用于在皮下脂肪层中的脂肪细胞周围产生五个水平的纤维状态评分。然后使用生成的分数通过以下方法评估每个供体样本的分数。三名评审员对每个供体获得的所有六张SEM图像进行评分。计算六张图像中每一张的平均值，并将其用作每个供体的得分。所有审查者在相同的条件下进行评估，SEM图像在相同的显示器上以相等的放大率显示。

通过弹性成像评估粘弹性

使用HITACHI Noblus超声弹性成像系统（日本日立）的SEM研究中使用的供体组织来评估组织粘弹性。使用8-15 M Hz的超声波探头。探头表面的尺寸通常为1×5mm。仅使用相对于超声探头的测量平面尺寸具有足够皮肤表面积的供体组织。八个样品符合条件。在这些样本中，上一节中纤维状态评分最高的四个样本被纳入高分组，纤维状态评分最低的四个样品被纳入低分组。比较高得分组和低得分组的平均粘弹性值。在冷冻状态下用尺子评估皮肤样品的厚度，并修剪组织的下侧以确保所有样品的厚度相似。弹性成像测量是基于先前研究中的方法。在保持超声波探头与皮肤表面接触的同时，使用电动滑块（LES8DK‐50‐R36ND，SMC，Japan）进行矩形往复运动，推入距离为0.3mm，推回速度为30mm/s，间隔为1s。在当前分析中，推入期间的数据用于分析。在探头和皮肤之间设置标准耦合器（Hitachi，EZU‐TECPL1）。所有测量值均按标准进行划分。

超声弹性成像数据分析

超声弹性成像图像的分析区域设置在皮肤横截面深度的方向上。图2描述了使用Noblus获得的超声测量和超声弹性成像图像的代表性示例。使用每个参与者的超声图像设置分析区域（图2A）。将深度为0.23mm的恒定宽度感兴趣区域（ROI）设置为与真皮和皮下脂肪之间的边界区域（ROI_1）相切。根据先前研究中使用的方法建立真皮和皮下脂肪层边界。使用相同的方法将ROI设置为组织图像的下边缘。在皮下脂肪层中，存在纤维结构（如图2A中箭头所示），其结构水平大于广泛穿过整个脂肪层的细胞周网。

图2：超声和超声弹性成像图像的典型示例

因此，为了分析粘弹性特性与脂肪细胞周围网状纤维结构之间的关系，本研究使用了上皮下脂肪层的ROI_1测量，在那里很少观察到如此大水平的纤维结构。将每个ROI叠加在超声弹性成像图像上（图2A），并计算其弹性成像值。结果仅在具有256个灰度的图像上得出。因此，在测量区域中，计算由256个灰度表示的超声弹性成像的平均测量值。这些分析使用ImageJ（美国马里兰州贝塞斯达国立卫生研究院）进行。使用标准计算值对所有值进行划分，以比较donner样品之间的测量值。基于上述分析方法，超声弹性成像测量（a.u.）值在0（低粘弹性）和255（高粘弹性）之间。

统计分析

所有统计数据均使用JMP软件版本19（SAS Institute，Cary，NC，USA）进行分析。使用spearman秩相关系数进行测量值之间的相关性分析。非配对t检验用于评估测量值之间的差异。

结果

图3显示了年轻人（20-33岁）和老年人（76-90岁）皮下脂肪层的代表性SEM图像。在几乎所有的图像中，球形脂肪细胞都被纤维网络包围。然而，表示纤维质量的厚度和表示纤维丰度的数量因样品而异。比较年轻和年老的样品表明，年轻的样品在细胞间隙中有更细的纤维，而年老的样品在数量上有更厚的纤维覆盖更多的细胞表面，并且在细胞间隙外更丰富。

图3：皮下脂肪层中脂肪细胞周围纤维结构的代表性扫描电子显微镜（SEM）图像。（A） 年轻组的代表性SEM图像。（B） 老年组的代表性SEM图像。

因此，基于上述结果，脂肪细胞周围的纤维结构的特征随着年龄的增长而变化。因此，对纤维的特性进行了评分，以便进行更定量的评估。将得分图像的视场裁剪到包含几个细胞的区域，以更准确地表示脂肪细胞周围的纤维结构的观点。对于裁剪，选择一张SEM图像中具有最平均特征的区域，并将所有图像裁剪为相同的尺寸。基于纤维结构的数量和厚度的总体观点，总共订购了108张SEM图像，其中6张来自一个供体。整个序列分为五个阶段。然后，从每个阶段中选择一张具有代表性的图像，并将其设置为五阶段纤维状态评分，如图4所示。如果分数越高，纤维的数量就越高，而且越厚。

图4：脂肪细胞周围纤维结构的五级评分图像。如果得分为1，则脂肪细胞周围的纤维很薄，仅在细胞之间发现。随着得分的增加，纤维结构在视野中更厚、更广泛。

这些分数用于评估18名捐赠者的SEM图像。如图5所示，通过在应评估的SEM图像中具有最平均特征的区域中设置与得分图像相等的视野区域来进行得分评估。纤维状态评分与年龄相关（r=0.48，p<0.05）。

图5：脂肪细胞之间纤维结构的年龄相关变化。分数更有可能随着年龄的增长而增加。

在可用于弹性成像的八个样本中，四个纤维状态得分高的样本被纳入高分组，四个低纤维状态得分的样本被列入低分组。图6A描述了高和低评分组的平均纤维状态评分。两组的纤维状态评分有显著差异。图6B显示了两组之间弹性成像的平均粘弹性值。纤维状态的高分组的粘弹性显著低于低分组。

图6：基于扫描电子显微镜的纤维结构状态和通过弹性成像测量的粘弹性之间的关系。（A） 低分组和高分组之间纤维状态评分的显著差异。（B）低分组和高分组之间皮下脂肪层粘弹性的显著差异。

讨论

使用从人类脸颊上切除的皮肤组织，作者检查了皮下脂肪层脂肪细胞周围纤维结构的年龄相关变化。此外，还对纤维结构和粘弹性之间的关系进行了评估。

根据脂肪细胞周围纤维结构的SEM，纤维结构的数量和厚度可能会随着年龄的增长而变化（图3）。因此，为了建立一个更定量地评估这种变化程度的指标，建立了纤维结构的数量和厚度的评分系统（图4）。该顺序是通过综合纤维的数量和厚度的观点来执行的。结果表明，纤维状态评分在数量上成比例变化，从少到多，从细到厚。这些变化可能反映了纤维化。使用生成的分数，对18名参与者的SEM图像进行了评估，分数更有可能随着年龄的增长而变化（图5）。因此，纤维化，定义为厚纤维的增加，可能已经发展。在皮下脂肪层中，除了脂肪细胞周围的纤维结构（这是本研究的重点）外，还有一个RC结构穿过整个脂肪层的大面积，并且这种结构随着年龄的增长而减少。目前的研究表明，皮下脂肪层中不同尺寸水平的纤维结构可能会随着年龄的增长而变化。此外，作者检查了面部皮肤，这在美容方面被认为是重要的。然而，未来的研究应该评估这些与年龄相关的变化是否是系统性的。在皮肤中，特别是在真皮层中，紫外线会影响纤维结构。然而，它只到达真皮层。因此，紫外线的直接影响最小。蜂窝组织炎是皮下脂肪层组织中的一种纤维结构变化。病理结果包括脂肪细胞增大和与多个脂肪细胞结合的胶原纤维增加。此外，血管结构被压缩。因此，皮下脂肪层中的纤维化可能与氧饱和度有关。事实上，作者进行的另一项研究表明，皮肤中的氧饱和度随着年龄的增长而降低。未来，应使用不同的技术，如缺氧条件下的体外细胞实验，对面部皮下脂肪层纤维化的原因进行更详细的研究。

然后，为了检查皮下脂肪层中脂肪细胞周围的纤维状态变化与组织中的粘弹性变化之间的关系，进行超声弹性成像以检查粘弹性组织碎片。超声检查证实皮下脂肪层中存在纤维结构，其大小反映在回声强度中。在皮下脂肪层的大片区域发现了纤维结构（如图2A中的红色箭头所示）。在超声图像中广泛的层中观察到的纤维结构是广泛的纤维结构，例如RC。目前的研究检查了脂肪细胞周围较细纤维结构的粘弹性的影响，这些结构可能在超声检查中检测不到。因此，在当前的研究中使用了ROI_1，它是皮下脂肪层的最上层，在这里没有观察到这种广泛的纤维结构。通过弹性成像评价ROI_ 1的粘弹性。结果显示，高分组的粘弹性更有可能降低，因为高分组的纤维结构更厚（图6）。脂肪细胞周围的纤维结构会影响粘弹性。作者之前的研究表明，上皮下脂肪层的粘弹性随着年龄的增长而降低。此外，与年龄相关的上皮下脂肪层粘弹性下降可能受到脂肪细胞周围纤维结构变化的影响。在目前的研究中，具有足够弹性成像面积的样本数量受到切除皮肤组织使用的限制，在评估纤维结构评分和粘弹性之间的关联时，不可能获得年龄相关性。因此，应该进行更详细、更大样本量的研究。

目前的研究表明，不仅真皮，皮下组织对保持皮肤柔软和弹性也很重要。然而，这些特性会随着年龄的增长而降低，1并且它们的改善是美容的主要目标。脸颊皮下脂肪组织比真皮厚约五倍，其状况会显著影响皮肤柔软度。尽管如此，未来的研究应该评估与纤维结构变化相关的机制。

参考文献

1. Mizukoshi K, Kurosumi M, Hamanaka Y. Age-related changes in the fiber structure around adipocytes in the subcutaneous fat layer and their association with skin viscoelasticity. Skin Res Technol. 2024 Feb;30(2):e13566. doi: 10.1111/srt.13566. PMID: 38270438; PMCID: PMC10809870.