皮肤在自然老化过程中出现上述一系列的变化是有其生理学基础的。水是角质层重要的塑形物质之一，皮肤的水分充足，即显得饱满，富于弹性，反之皮肤如果缺水就会发生皱缩。角质层中的水分相对稳定主要依赖于自然润泽因子（naturalmoisturizingfactor）。其成分有氨基酸、吡咯烷酮羟酸、乳酸盐、尿素、尿酸、肌酸及磷酸盐等，这些物质与水有较强的亲和力，担负着皮肤的调湿功能，随着年龄的增加，皮肤角质层中的自然润泽因子含量减少，致使皮肤的水合能力下降，仅为正常皮肤的75%，同时老化的皮肤汗腺和皮脂腺数目减少，功能下降，使得皮肤表面的水脂乳化物（hydrolipidemulsion）含量减少，水脂乳化物为汗腺所分泌的汗液及皮脂腺所分泌的皮脂在皮肤表面形成的一层乳状膜，是乳酸、脂肪酸、蜡类、固醇类、游离氨基酸、尿素、尿酸、钠、钾、氯及水的混合物，具有保护角质层柔润，防止皮肤干裂的作用，同时水脂乳化物有一定的酸碱度，一般偏酸性，pH平均在5.7左右。水脂乳化物的减少，使皮肤中和碱性物质的能力大为降低，这更加重了皮肤干燥的程度，表现为角质层变硬，并出现裂口。另外，自然老化的皮肤多有皱纹，使皮肤的表面积增加，水分丢失增多，因此自然老化的皮肤首先表现为皮肤干燥。由于表皮细胞的增殖能力减弱，表皮更新速度减慢，使得表皮层变薄。随着衰老，真皮层内的成纤维细胞逐渐失去活性，使胶原的合成减少，同时胶原的溶解性降低，其稳定性随着老化而增加，在青年期I型胶原占皮肤胶原的80%，III型胶原占15%，到了老年III型胶原与I型胶原的比例发生了明显的改变。弹性蛋白在70岁以后合成明显减少，加之弹力纤维的分解退化，使得真皮内弹力纤维数量减少，导致皮肤产生皱纹，这种皱纹大多数是细浅的，通过伸展皮肤容易消失。由于老年人进食量减少，以及脂肪重新分配，常使皮下脂肪细胞容量减少，导致真皮网状层下部及筋膜的纤维性小梁失去支撑，造成皮肤松弛。另外，老年人毛囊数目明显减少，可表现有毛发稀疏甚至秃发。由于毛囊母质黑素细胞总数随着年老而进行性减少，剩余黑素细胞的黑素质活性也降低，造成毛发灰白。
目前在细胞水平和分子水平上对皮肤的生理性衰老已有所研究。对于皮肤角朊细胞和成纤维细胞的体外培养的结果表明，随着年龄的增长，这些细胞的生长逐渐缓慢，有丝分裂的能力逐渐消失，并且失去了对外来有丝分裂原的应答性。许多研究已经发现基因对皮肤的衰老起着调控作用，目前已检测出三类与皮肤衰老有关的表达基因：原癌基因C-myc、C-fos编码EGF受体的基因（EGFr）和被克隆的基因GADDl53。两种原癌基因均可对外源有丝分裂原的刺激产生应答，并对细胞分裂产生重要影响，EGFr与EGF的结合对有丝分裂的细胞内信号传递非常重要。GADD是在生长受抑和DNA损害时，尤其对生长因子失去反应时被诱导。在体外培养的角朊细胞中，用放射性标记的DNA探针检测各基因相应的mRNA，结果表明，成年人的细胞对外来有丝分裂原的应答性低于新生儿的细胞，表现为C-fos、C-myc和EGFr的mRNA水平升高，这说明衰老细胞的生长能力下降，部分原因是不能产生足够的编码有丝分裂必需蛋白基因的mRNA。
对于出生3天至33岁不同年龄人皮肤的成纤维细胞培养物中分离出来的mRNA印迹杂交，显示弹性蛋白mRNA水平相对恒定，而在61岁人的培养物中弹性蛋白mRNA的水平仅是出生后3天、15岁、33岁三组平均数的12%，这表明在老年人弹性蛋白的基因表达骤然下降，其原因可能为功能性弹力纤维的减少。除弹力纤维外，真皮内的其他细胞外间质成分亦有所改变，通过放射活性羟脯氨酸合成脯氨酰羟化酶的测定，可见胶原产生的速度随年龄的增长而减少。蛋白多糖和透明质酸是结缔组织大分子，与真皮的水合作用密切相关。在老年人的真皮组织中，蛋白多糖/透明质酸浓度减低，致使真皮的水合能力减弱。
总之，在皮肤的自然老化过程中基因的表达起着决定性的作用，同时一些内源性因素如营养、内分泌及免疫等，也通过对整个机体的作用而对皮肤衰老产生影响。
三、皮肤的光老化
与非暴露部位相比，暴露部位的皮肤较多地受到了外界环境因素的影响，这些环境因素包括日光、空气的温度、空气的湿度、空气的流速及职业性有害化学物质等，其中对暴露部位皮肤影响最大的是日光，有人认为暴露部位皮肤的老化外貌90%是日光所致的“光老化”作用的结果。大量的流行病学资料表明日光中的紫外线部分，特别是中波紫外线（UVB206-320nm）与皮肤光老化的发生密切相关，但长波紫外线（UVA320-400nm）虽然生物学活性不如UVB，UVA大量存在于日光中，尤其是夏天的日光中可以是UVB的1000倍，且具有较深的穿透力，可对成纤维细胞和结缔组织产生影响，同时，研究表明UVA有加强UVB的作用，因此UVA在皮肤的光化性损伤中的作用不可忽视。
光老化的皮肤在外观上表现为皮肤松弛、肥厚，并有深而粗的皱纹，长期户外工作者的颈部可见菱形皮肤，其他表现有局部色素过度沉着及毛细血管扩张，呈现出一种“饱经风霜”的外貌，同时皮肤可发生各种良性的、癌前期或恶性的肿瘤，如日光角化病、鳞状细胞癌、间质癌及黑素细胞瘤等。
光老化皮肤的组织切片显示表皮层因损伤程度不同，可以表现良性增生、发育不良到恶性改变。真皮层表现有炎症细胞浸润、弹力纤维增粗或聚集成团块，并大量过度生长，真皮上部的大部分胶原被其取代；胶原纤维嗜碱性变、纯一化变性。光损伤早期真皮乳头层改变明显，晚期则扩展至网状层。透射电镜观察：光化性损伤的皮肤早期改变是弹力纤维的微纤维成分增加，严重损伤的皮肤弹力纤维则瓦解为含有均一性包涵物的微粒基质组成的电子致密物质，弹力纤维已经不具有弹性特征。光化性损伤的皮肤组织学其他表现还有局部黑素细胞增多，皮肤毛细血管扩张、扭曲，管壁增厚，并发生弹力纤维变性。
日光对于皮肤的损伤主要表现在结缔组织，可以说弹性组织变性是皮肤光化性损伤的标志。在皮肤光老化进程中，真皮结缔组织接受日光照射达到最后变性需要多长时间？动物实验表明，用白色无毛鼠进行各种光生物学研究，发现紫外线引起的小鼠结缔组织许多变化类似于人的皮肤光老化性改变。用UVB照射无毛鼠，每次用量相当于6个最小红斑量，每周3次，30周后可产生严重的弹性组织变性，并有成熟I型胶原过度生长，在真皮上部，结缔组织的第三成分--基质的氨基葡萄糖烯糖增加。用氤弧灯作为UVA光源，对无毛鼠每周照射3次，共照射34周，累积量3000J/cm2。相当于人在每年7-8月进行日光浴，每天2h，连续3年的累积量。皮肤活检显示弥漫性弹性组织变性比用UVB照射引起的弹性组织变性更深入真皮，但未发现有胶原损伤。
日光中的UVA和UVB是通过何种机制造成皮肤损伤的。目前在理论上认为UVA和UVB照射后可产生高度反应的自由基，这些自由基通过氧化或交联作用，使DNA受到损伤，同时与蛋白质、脂类及辅酶起反应，造成DNA复制错误、细胞膜受损，及一些细胞酶类如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等破坏。并且UVA和UVB可诱导抗原刺激反应的抑制途径，使皮肤的免疫功能受到抑制。上述各种因素的综合作用导致了皮肤内各种细胞的损伤、突变和恶性转化。真皮上部浸润的炎症细胞可分泌弹性纤维酶及胶原酶，同时损伤的表皮细胞可释放细胞因子及花生四烯酸的代谢产物，造成了真皮层中胶原蛋白的降解及弹力纤维的变性。慢性UVA和UVB辐射对人类表皮内的黑素细胞具有增殖活化作用，在暴露部位表皮内的黑素细胞密度是非暴露部位的2倍，同时紫外线使黑素细胞的多巴胺反应增强，使得暴露部位皮肤表现为色素沉着过度。
细胞水平的研究表明，经常受日光照射者与不常受日晒者相比，皮肤的角朊细胞和成纤维细胞体外培养的寿命明显缩短，生长速度和融合密度也较低。分子生物学方面的研究显示日晒者角朊细胞C-fos基因的mRNA水平，在加入生长因子后几乎没有升高，说明其对有丝分裂刺激的应答性明显降低。
皮肤的光老化与自然老化不同，如果采取合理的光防护措施，可阻断UVA和UVB对皮肤的作用，达到预防皮肤光化性损伤的作用。
四、皮肤老化的预防及治疗