新研究首次在人類皮膚的最上層發現了血紅蛋白，並發現它有助於保護皮膚免受損傷。這些發現為了解老化和癌症等皮膚疾病提供了重要依據。眾所周知，血紅素能與血液中的氧氣結合，並將氧氣從肺部輸送到組織中。然而，一項新的研究發現，血紅蛋白還有另一個作用：保護我們的皮膚免受損傷。

研究人員很想知道表皮–皮膚的最外層–是如何保護我們免受紫外線照射等環境挑戰的，因此他們從分子層面研究了皮膚中的情況。

研究的通訊作者Masayuki Amagai 說：”表皮由角質化的分層鱗狀上皮組成，主要由角質形成細胞構成。先前的研究發現，在角朊細胞分化和形成皮膚外層屏障的過程中，它們表達了多種具有保護功能的基因。然而，由於難以獲得足夠數量的分離終末分化的角質形成細胞來進行轉錄組分析，其他與屏障相關的基因逃脫了先前的保護”。

表皮角質細胞起源於皮膚最深的一層（基底層），分化後向上移動形成數層。在角質細胞的分化階段，已經發現了具有保護屏障功能的各種基因的表達，而異位性皮膚炎等疾病就是由基因變異引起的。

為了確定參與皮膚屏障機制的不明分子，研究人員分析了取自三個人的大腿和上臂的健康人皮膚的整個表皮和上表皮以及小鼠皮膚中的高表達基因。他們意外地發現，編碼血紅蛋白亞基之一的蛋白質α-球蛋白的HBA1/2基因在人類皮膚的上表皮中高度表達。同樣，在小鼠皮膚中，Hba-a1/a2（相當於人類的HBA1/2）也在上表皮高度表現。

Amagai說：”我們對整個表皮和上表皮進行了轉錄組比較分析，這兩種表皮都是用酶從人類和小鼠皮膚中分離出來的細胞薄片。我們發現，負責產生血紅蛋白的基因在表皮上部高度活躍。為了證實這一發現，我們使用免疫染色法來觀察表皮上部角質細胞中血紅蛋白α蛋白的存在。”

研究人員將UVA 和UVB 分別照射皮膚，發現UVA（而非UVB）能誘導表皮角質細胞中HBA1/2 的表達。UVA 照射是活性氧（ROS）介導的角質形成細胞損傷的主要原因。與對照組相比，HBA基因敲除的角朊細胞細胞內ROS水平明顯增加，這表明HBA的表達被誘導以抑製表皮角朊細胞中UVA誘導的ROS生成。

粒線體–細胞的能量生產者–對紫外線輻射產生的過量ROS特別敏感，紫外線輻射引起的粒線體功能障礙直接導致皮膚損傷，也稱為光老化。

Amagai說：”我們的研究表明，表皮血紅蛋白在氧化壓力作用下上調，並能抑制人類角質細胞培養物中活性氧的產生。研究結果表明，血紅蛋白α能保護角質形成細胞免受來自外部或內部的氧化應激，如紫外線輻射和粒線體功能受損。因此，角質形成細胞表達血紅蛋白代表了一種防止皮膚老化和皮膚癌的內源性防禦機制。”

研究人員說，他們的發現為研究與ROS 相關的皮膚疾病（如老化和癌症）提供了重要的啟示。

該研究發表在《皮膚病學研究雜誌》（Journal of Investigative Dermatology）上。