影響皮膚光老化信號通路的植物提取物及研究思路

一、什么是皮膚光老化？

皮膚老化可分為內(nèi)源性（如自由基）和外源性（如紫外線照射）兩種。內(nèi)源性衰老是由細(xì)胞衰老等生理因素引起的，主要由皮膚細(xì)胞的氧化應(yīng)激觸發(fā)，表現(xiàn)為皮膚上的皺紋。外源性老化是環(huán)境因素的結(jié)果，主要是紫外線輻射(UVR)，表現(xiàn)為皮膚上的干燥、粗糙和色素沉著，特別是在臉部和手臂。太陽光中紫外線造成的外源性皮膚衰老被稱為“光老化”[1]。 到達地球表面的紫外線輻射由UVA(320~400nm)和UVB(290~320nm)組成。UVB穿過表皮層到達乳頭狀真皮層，導(dǎo)致表皮層形成曬傷細(xì)胞。UVA深入皮膚真皮層，導(dǎo)致皮膚光老化[2]。 長期暴露在UVA下會導(dǎo)致皮膚松弛、干燥、皺紋增多、色素異常，甚至誘發(fā)皮膚惡性腫瘤[3]。
 

二、與光老化有關(guān)的信號通路

已報道的衰老相關(guān)機制有很多，包括基因組不穩(wěn)定、端�？s短、表觀遺傳變化、線粒體功能障礙、細(xì)胞衰老、干細(xì)胞衰竭和細(xì)胞間通訊改變等[4]。通過對人皮膚衰老的高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜研究也發(fā)現(xiàn)抑制成纖維細(xì)胞中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子HES1和角質(zhì)形成細(xì)胞中的KLF6會影響細(xì)胞的增殖和加重衰老過程中的炎癥[5]。紫外線輻射是導(dǎo)致皮膚過早衰老的主要因素，導(dǎo)致深度皺紋，失去彈性和色素沉著。多種研究表明，皮膚光老化的特征是活性氧(ROS)過多產(chǎn)生，皮膚發(fā)生氧化應(yīng)激、脂質(zhì)過氧化、DNA損傷，并激活參與膠原蛋白降解和炎癥因子調(diào)節(jié)的信號通路[6-7]。圖1是調(diào)控皮膚光老化的主要信號通路，包括TGF-β1/Smad信號通路、NF-κB信號通路、Nrf2/ARE信號通路和MAPK信號通路[8]。

三、植物提取物影響光老化研究思路

植物提取物是以植物為原料，通過物理化學(xué)等方式獲取植物中的某一種或多種有效成分所形成的天然產(chǎn)品。其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括食品、醫(yī)藥、飼料、化妝品等。隨著地球生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，人體接觸的紫外線輻射量不斷增加，抗皮膚光老化需求不斷攀升，安全高效的新型抗光老化活性物質(zhì)的研究越來越受重視。
 

例如青島大學(xué)附屬醫(yī)院腫瘤研究所孫文社聯(lián)合清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院邢東明團隊研究了甘草素(liquiritigenin, LQ) 對長波紫外線誘導(dǎo)的皮膚光老化的保護作用及機制[9]。其研究思路如下：
 

首先建立 UVA 誘導(dǎo)的NHEK 細(xì)胞的光老化模型，然后從細(xì)胞活力、抗氧化酶活性、膜電位、蛋白表達水平等方面評價甘草素對皮膚光老化的影響。通過WST-8(CCK-8)比色法測定細(xì)胞增殖活力；β-半乳糖苷酶染色法檢測細(xì)胞衰老水平；流式細(xì)胞儀檢測活性氧(ROS)含量；熒光顯微鏡觀察線粒體膜電位的變化（圖1）；試劑盒檢測細(xì)胞中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽還原酶(GSH)、丙二醛(MDA)的活性。蛋白免疫印跡法(Western blot)檢測相關(guān)蛋白表達水平；免疫熒光法(immunofluorescence)探究核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)和Keap-1在細(xì)胞核內(nèi)表達及相互作用（圖2）。

圖2 共聚焦熒光顯微鏡觀察甘草素對 NHEK細(xì)胞線粒體膜電位的影響。（圖片來源于文獻）

注：線粒體膜電位下降是細(xì)胞早期凋亡的標(biāo)志之一，膜電位較高時，細(xì)胞內(nèi)形成聚合物，產(chǎn)生紅色熒光；反之，變成單體，產(chǎn)生綠色熒光。

圖3　Nrf2和 Keap-1熒光共定位圖（圖片來源于文獻）

注：藍色熒光表示 DAPI，用于標(biāo)記細(xì)胞核；紅色熒光表示Nrf2；綠色熒光表示 Keap-1。Merge1表示 DAPI和Nrf2的合并，Merge2表示Nrf2和 Keap-1的合并，Merge3表示Nrf2，Keap-1和DAPI的合并。
 

研究結(jié)果表明，甘草素可能通過激活Keap-1/Nrf2信號通路，一定限度上清除細(xì)胞內(nèi)ROS，維持線粒體膜電位，增強細(xì)胞中抗氧化酶的活性，從而減輕UVA誘導(dǎo)的氧化損傷。同時能夠抑制MMP合成和Ⅰ型膠原蛋白降解，阻止UVA誘導(dǎo)的光老化。因此，甘草素具有作為新型皮膚光老化保護劑的潛力。目前植物提取物在抗衰老化妝品方面的應(yīng)用較為深入，對于皮膚衰老和抗衰老機理的探索還需加大研究，為靶向開發(fā)抗衰老特色植物原料提供科技支撐，亦為更好地開發(fā)抗衰老化妝品提供有效解決方案。
 

參考文獻

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[2] TAKSHAK S, AGRAWAL S B. Defense potential of secondary metabolites in medicinal plants under UV-B stress[J]. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2019, 193(1): 51-88.

[3] 李鵬琴,張桂云,李雪,等.皮膚光老化的研究進展[J].中國美容醫(yī)學(xué), 2020, 29(5): 174-177.

[4] KWON K R, AlAM M B, PARK J H, et al. Attenuation of UVB-induced photo-aging by polyphenolic-rich spatholobus suberectus stem extract via modulation of MAPK/AP-1/MMPs signaling in human keratinocytes[J]. Nutrients, 2019, 11(6): 1-14.

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[7] DIMAKI A, KYRIAZI M, LEONIS G, et al. Diabetic skin and UV light: Protection by antioxidants [J]. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 2019, 127(2): 1-8.

[8] 任倩倩, 袁永雷, 曲麗萍. 影響皮膚光老化信號通路的植物提取物[J]. 日用化學(xué)品科學(xué), 2023, 46(3):8.

[9] 盧琦, 鄒林峰, 高遠(yuǎn)真,等. 甘草素對長波紫外線誘導(dǎo)的皮膚光老化的保護作用及機制[J]. 中國新藥雜志, 2022, 31(20):11.