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？

皮膚老化可分為內源性（如自由基）和外源性（如紫外線照射）兩種。內源性衰老是由細胞衰老等生理因素引起的，主要由皮膚細胞的氧化應激觸發，表現為皮膚上的皺紋。外源性老化是環境因素的結果，主要是紫外線輻射(UVR)，表現為皮膚上的干燥、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，導致表皮層形成曬傷細胞。UVA深入皮膚真皮層，導致皮膚光老化^[2]。 長期暴露在UVA下會導致皮膚松弛、干燥、皺紋增多、色素異常，甚至誘發皮膚惡性腫瘤^[3]。

二、與光老化有關的信號通路

已報道的衰老相關機制有很多，包括基因組不穩定、端粒縮短、表觀遺傳變化、線粒體功能障礙、細胞衰老、干細胞衰竭和細胞間通訊改變等^[4]。通過對人皮膚衰老的高通量單細胞轉錄圖譜研究也發現抑制成纖維細胞中的關鍵轉錄因子HES1和角質形成細胞中的KLF6會影響細胞的增殖和加重衰老過程中的炎癥^[5]。紫外線輻射是導致皮膚過早衰老的主要因素，導致深度皺紋，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)過多產生，皮膚發生氧化應激、脂質過氧化、DNA損傷，并激活參與膠原蛋白降解和炎癥因子調節的信號通路^[6-7]。圖1是調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品。其應用領域非常廣泛，包括食品、醫藥、飼料、化妝品等。隨著地球生態環境的不斷惡化，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的研究越來越受重視。

例如青島大學附屬醫院腫瘤研究所孫文社聯合清華大學生命科學學院邢東明團隊研究了甘草素(liquiritigenin, LQ) 對長波紫外線誘導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 誘導的NHEK 細胞的光老化模型，然后從細胞活力、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)比色法測定細胞增殖活力；β-半乳糖苷酶染色法檢測細胞衰老水平；流式細胞儀檢測活性氧(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)檢測相關蛋白表達水平；免疫熒光法(immunofluorescence)探究核因子E2相關因子2(Nrf2)和Keap-1在細胞核內表達及相互作用（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胞早期凋亡的標志之一，膜電位較高時，細胞內形成聚合物，產生紅色熒光；反之，變成單體，產生綠色熒光。

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，用于標記細胞核；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，一定限度上清除細胞內ROS，維持線粒體膜電位，增強細胞中抗氧化酶的活性，從而減輕UVA誘導的氧化損傷。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，為靶向開發抗衰老特色植物原料提供科技支撐，亦為更好地開發抗衰老化妝品提供有效解決方案。

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