路婷婷，陳亞澤，盧 濤，張予陽

(1.沈陽藥科大學生命科學與生物制藥學院，遼寧沈陽 110016;2.天津武警后勤學院生藥學與藥劑學教研室，天津 300162;3.山東體育學院圖書館，山東濟南 250102;4.天津武警后勤學院附屬醫(yī)院皮膚科，天津 300162)

隨著大氣臭氧層遭到嚴重破壞，太陽紫外線(UV)輻射強度照射不斷增強，且UV具有累積效應，對人們的生活工作影響越來越大。因而研究紫外線皮膚損傷的機制和開發(fā)具有紫外線防護功能的化妝品和藥物已成為皮膚防護中的研究重點。紫外線分為3個波段:長波紫外線UVA(320－400 nm)、中波紫外線UVB(275－320 nm)、短波紫外線UVC (230－275 nm)。由于大氣層的阻擋作用，入射到地球表面的紫外輻射波長為386－400，即UVC和UVB，相同劑量UVB輻射對皮膚的損傷比UVA約大800～1 000倍。

1 紫外線照射引起的皮膚損傷及損傷機制

1.1 紫外線照射引起的皮膚損傷 皮膚長期暴露在紫外線的照射下，可以導致皮膚紅斑、浮腫、增厚、色素沉著、細胞曬傷、免疫抑制、光老化以及腫瘤的發(fā)生。其中光老化表現為皮膚干燥、色素沉著、膚色發(fā)暗、皮膚表皮嚴重萎縮、表皮毛細血管擴張、癌前病變、皮膚松弛、變硬、彈性組織變性(皮膚粗糙、泛黃、皮膚發(fā)硬)、光化性紫癜(由真皮血管壁脆性大引起的易碰傷)［1－2］。皮膚接受過多的紫外線照射，皮膚組織細胞會產生氧化應激，產生過量的活性氧簇ROS，破壞細胞膜的完整性和細胞內的抗氧化系統(tǒng)，進一步引起細胞炎癥、細胞凋亡及腫瘤的形成［3－4］。同時過量的紫外線照射使皮膚膠原、透明質酸、彈性蛋白降解，導致皮膚彈性變性、粗糙、形成皺紋［5］。

Fig 1 Mechanism of UV damage on skins

1.2 紫外線照射引起皮膚損傷的機制

1.2.1 紫外線照射引起皮膚氧化應激及進一步引起炎癥和凋亡

1.2.1.1 紫外線照射引起皮膚氧化應激 氧化應激是指活性氧簇(ROS)，即超氧陰離子(O－2)、羥自由基(·OH)和過氧化氫(H2O2)等產生的細胞毒性反應。ROS在紫外線致皮膚光老化過程中起重要作用，紫外線照射使Fb細胞產生大量ROS，從而使細胞質增多，基質金屬蛋白酶-1(MMP-1)表達上調［5］，小鼠皮膚照射UVB后，刺激產生的ROS作用于皮脂腺，產生紅斑［6］。

1.2.1.2 紫外線照射引起細胞炎癥 葡萄種子中原花色素通過抑制IκBα和IKKα的降解，來抑制UVB照射激活的NF-κB/p56途徑，同時抑制H2O2所致 MAPK(ERK、JNK、p38)的磷酸化，進而抑制UVB照射引起的皮膚氧化損傷［7］。紫外線照射誘導HaCaT細胞中環(huán)氧化酶2(COX-2)表達，信號轉導機制顯示酪氨酸激酶和活性氧中間產物促進COX-2mRNA的表達［8］。COX-2介導化學性缺氧誘導的HaCaT細胞毒性及炎癥損傷［9］。

1.2.1.3 紫外線照射引起細胞凋亡 細胞對損傷和應激的應答決定了細胞的命運，其中促分裂原活化蛋白激酶級聯途徑MAPK中p38和凋亡相關p53的調控就起到重要作用，p38和p53根據紫外線照射劑量不同，協(xié)同調節(jié)經過紫外線照射后引起的DNA損傷［10－11］。增殖細胞核抗原(PCNA)是近年來發(fā)現反映細胞增殖活性的標志物，與各種腫瘤的生長都有著較為密切的關系。UVB照射后可明顯增加HaCaT細胞中的PCNA和p53的mRNA及蛋白表達水平［12］。UVB照射可使HaCaT細胞內產生過量的H2O2，大量的H2O2被分解產生·OH，進一步引起DNA的斷裂，激活caspase-3和-9的活性［13］。同時，UVA/B照射引起嘧啶二聚體產生并且引起核苷酸氧化，促使細胞發(fā)生凋亡［14］。

1.2.2 紫外線照射引起彈性相關物質降解 與正常皮膚相比較光老化的皮膚表皮會增厚，皮膚表皮明顯萎縮，產生這一病變主要是由于組織結構改變引起的，如彈力蛋白蓄集(包括表皮和真皮間的物質)、膠原降解等。UV照射導致Fb細胞中的基質金屬蛋白酶(MMPs)合成增加。UV照射增加會使(MMP)-1，-3和-9的表達增加，引起膠原和彈性蛋白的降解，導致皮膚下垂和皮膚皺紋的產生［15］。同時經UV照射增強使透明質酸酶和彈性蛋白酶作用，使透明質酸和彈性蛋白降解，最終使皮膚彈性變性，引起皮膚光老化［16］。

2 具有紫外線防護作用的天然產物

2.1 黃酮類化合物 大豆(Glycine max L.Merr)中異黃酮可以降低UVB照射導致的HaCaT細胞死亡，在照射UVB前，局部應用大豆異黃酮，可以增加皮膚中過氧化氫酶的濃度，降低表皮細胞中COX-2和PCNA的表達，抑制UVB導致的凋亡和炎癥反應，從而起到紫外線防護作用［17］。南洋杉葉(Araucaria cunninghamia)中黃酮成分可以通過阻止環(huán)丁烷嘧啶二聚體和脫氧鳥苷的生成，來保護由紫外線照射引起的小牛胸腺DNA損傷［14］?；ㄇ嗨貙儆诜宇惢衔镏械念慄S酮類，從黑豆(Glycine max L.Merr)中提取的花青素具有防光老化作用。體內外實驗表明，花青素可以下調UVB照射后HaCaT、Fb細胞及無毛鼠皮膚后，可以降低ROS水平，并通過阻斷caspase-3通路，降低促凋亡蛋白Bax的表達，從而減少凋亡［18］。矮叢藍莓(Vaccinium uliginosum L)果實富含花青素，其提取物在Fb細胞UVB照射模型中具有光防護作用［19］，這可能是矮叢藍莓提取物通過清除ROS產物，由p53途徑引起的DNA損傷發(fā)揮作用的。葡萄(Vitis L)提取物中含有大量的原花青素，是目前國際上公認的清除人體內自由基最有效的天然抗氧化劑。葡萄提取物在體外HaCaT細胞中的抗氧化活性比VitE、VitC均強，且具有抗光老化作用。其還可以通過抑制皮膚PCNA和COX-2的表達，抑制UV誘導產生的炎癥。臨床用藥評價表明，每天涂抹兩次添加了葡萄提取物的血清，4周以后，可以明顯降低皮膚光老化［7，20］。柑桔(Citrus reticulata Banco)提取物中富含有花青素、二氫黃酮醇等黃酮類化合物，柑桔提取物具有明顯的抗光老化作用，這可能是柑桔提取物抑制UVB照射引起的HaCaT細胞ROS的生成，以及抑制UVB照射引起的NF-κB和AP-1的表達，起到抗光老化作用的［21］。木犀草(Reseda odorata)提取物主要成分木犀草素是一種天然的黃酮類化合物，木犀草提取物具有一個淺色團，在295 nm波長及UVB波長處具有吸收，說明木犀草提取物具有 UVB吸收作用［22］。藍靛果忍冬(Lonicera edulis Turcz)和歐洲越桔(Vaccinium myrtillus)果實中含有多酚類成分，明顯降低UVB照射后的活性氧簇的產生，部分降低IL-6的表達、DNA斷裂、caspase-3和-9的激活及DNA laddering［13］。金盞菊(Calendula of ficinalis)提取物中主要成分有多酚類，無毛鼠口服金盞菊提取物可以使紫外線照射后的谷胱甘肽水平與沒有紫外線照射的無毛鼠接近，并且它還可以影響UVB照射刺激后皮膚中MMP-2和MMP-9的活性和分泌，具有一定的UVB防護作用［23］。

2.2 萜類 杜仲(Eucommia ulmoides Oliver)提取物桃葉珊瑚苷屬于環(huán)烯醚萜苷類。它可以降低MMP-1的表達，且降低與衰老相關蛋白牛β乳糖的表達，表明其是具有抗光老化作用的化合物［24］。五加科植物人參(Panax ginseng L.)可以促進I型前膠原的基因水平和蛋白水平的表達，抑制MMP-9基因活化、拉長原纖維蛋白的長度、從而起到抗皮膚皺紋的作用［25］。人參皂苷Rg1通過減少基因氧化應激損傷產物及老化相關蛋白p53、p21及平p16的表達，緩解細胞光老化進程［26］。紅參提取物可以降低部分抑制皮膚TGF-β1的表達。這些結果表明紅參具有抗光老化作用，具有美容效果［27］。持續(xù)給予無毛鼠含紅參提取物的飲食，結果顯示其可以通過抑制膠原降解，明顯地抑制了慢性UVB照射引起的皮膚皺紋的產生［28］。

2.3 鞣質類 茅瓜(Melothria heterophylla)是葫蘆科植物，從茅瓜中分離出沒食子酸，在光老化中MMPs的表達起重要作用，這是通過調節(jié)細胞外基質蛋白的表達，而不是抑制MMP-1mRNA的表達發(fā)揮抗光老化作用，可以作為抗光老化制劑的有效添加成分［29］。

2.4 維生素類 萬壽菊花提取物(Tagetes erecta Linn flower)中含有β胡蘿卜素，其通過抑制透明質酸酶、彈性蛋白酶、MMP-1的活性，抑制皺紋產生，具有光防護作用［30］。甜杏仁(Prunus dulcis Mill)提取物中富含胡蘿卜素、B族維生素、VitC等維生素類，甜杏仁提取物可以通過影響谷胱甘肽和脂質過氧化物，從而降低皮膚紫外線照射后的損傷［31］。

2.5 香豆素類 白蠟樹(Fraxinus chinensis Roxb)提取物中含有6，7二羥香豆素，白蠟樹提取物可以有效的清除UVB照射后人Fb細胞中生成的大量自由基，降低MMP-1的mRNA和蛋白的表達，從而對抗UVB照射后的皮膚損傷［32］。

2.6 多肽類 海藻糖和深海膠原蛋白兩種海洋活性提取物可提高超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)的活力，使紫外線造成的損傷作用弱化甚至消失 ，從而對組織起到有效的保護作用［33］。魚膠原具有保濕抗氧化作用，可以抑制3D-人皮膚模型中UVA所致皮膚損傷［1］。扇貝多肽是從海洋生物櫛孔扇貝中提取的水溶性小分子肽類物質(PCF)，可以有效清除氧自由基，提高超氧化物歧化酶的活性，是一種很好的天然海洋抗氧化劑，PCF可通過增強UVB照射后熱休克蛋白(HSP70)的表達，進而抑制iNOS蛋白的表達，減少NO的生成而保護HaCat細胞免受UVB的損傷［34］。扇貝多肽可以通過阻斷p38絲裂原活化蛋白激酶活化，從而阻止熱休克蛋白27的磷酸化及細胞內移位，抑制UVB誘導的HaCaT細胞凋亡［35］。

2.7 其它植物提取物及其活性成分 平臥菊三七(Gynura procumbens)提取物通過抑制促炎癥細胞因子介質和清除ROS作用來抑制UVB引起Fb的MMP-1和MMP-9表達增加，具有明顯的皮膚抗光老化作用［6］。南極洲發(fā)草(Deschampsia antarctica Desv.)是一種生長在南極洲西部地區(qū)和周邊小島的開花植物，槍葉金發(fā)蘚(Polytrichum juniperinum Hedw)白尖變種，屬于苔蘚類，這兩類植物提取物具有光保護作用、紫外線吸收作用、抗氧化作用，并可用激活DNA修復［36］。北美金縷梅(Hamamelis virginiana L.)是一種常用的化妝品，具有很好的抗炎作用。在30位健康志愿者UVB致紅斑模型中，北美金縷梅提取物48 h內降低20%－27%紅斑范圍，說明其具有明顯的抗紫外線作用［37］。緊致茶(Labisia pumila Blume.)是紫金?？浦参铮o致茶提取物具有清除自由基的能力和有效的抑制TNF-κ的生成，其提取物可以降低HaCaT細胞MMP-1、MMP-9的表達［38］，這表明緊致茶的提取物可以作為抗光老化化妝品的有效添加成分。姜黃素是從植物姜黃(Curcuma longa L.)根部提取的黃色成分。在UVB照射具有黑色素無毛鼠模型中低劑量長期使用姜黃素可以明顯防止皮膚增厚、增加皮膚彈性、降低皺紋的產生，具有明顯的抗光老化作用［39］。大高良姜(Kaempferia pandurata Roxb.)提取物在一定濃度(0.01～0.5 g·ml－1)范圍內，可以通過抑制紫外線照射引起的促分裂原活化蛋白激酶如ERK、JNK、p38的磷酸化，進一步降低MMP-1的表達，增加I型膠原的蛋白和mRNA水平的表達，故具有一定的紫外線防護作用［40］。紅姜提取物可以顯著抑制皺紋的產生，增加皮膚彈性［41］。

［1］ Shinya K，Hisakazu M，Yasukazu S，et al.Fish collagen-containing drink is subcutaneously absorbed and attenuates the UVA-induced tissue-integrity destruction and DNA damages in 3D-human skin tissue model［J］.J Funct Foods，2011，3(3):50－5.

［2］ Pulok K M，Niladri M，Neelesh K N，et al.Bioactive compounds from natural resources against skin aging［J］.Phytomedicine，2011，19(1):64－73.

［3］ Shindo Y，Wttt E，Han D，et al.Enzymatic and non-enzymatic antioxidants in epidermis and dermis of human skin［J］.J Invest Dermatol，1994，102(1):122－4.

［4］ Briqanti S，Wlaschek M，Hinrichs C，et al.Small molecular antioxidants effectively protect from PUVA-induced oxidative stress responses underlying broblast senescence and photoaging［J］.Free Radical Biol Med，2008，45(5):636－44.

［5］ Junoh K，Chan W L，Eun K K，et al.Inhibition effect of Gynura procumbens extract on UV-B-induced matrix-metalloproteinas expression in human dermal broblasts［J］.J Ethnopharmaclol，2011，137(1):427－33.

［6］ Shinobu I，Kazuyoshi I，Masayuki Y，et al.The co-application effects of fullerene and ascorbic acid on UV-B irradiated mouse skin［J］.Toxicology，2010，267(1－3):27－38.

［7］ Sudheer，K M，Santosh，K K.Grape seed proanthocyanidins inhibie UV-radiation-induced oxidative stress and activation of MAPK and NF-κB signaling in human epidermal keratinocytes［J］.Free Radical Biol Med，2006，40(9):1603－14.

［8］ Walton M I，Wilson S C，Hardcastl I R，et al.An evaluation of the ability of pifit hrin 2 α and 2 β to inhibit p53 function in two wild-type p53 human tumor cell lines［J］.Mol Cancer Ther，2005，4(9):1369－77.

［9］ 楊春濤，楊戰(zhàn)利，莫利球，等.環(huán)氧化酶2介導化學性缺氧誘導的人角質形成細胞的炎癥損傷作用［J］.中國藥理學通報，2011，27(1):69－73.

［9］ Yang C T，Yang Z L，Mo L Q，et al.The role of COX-2 in chemical hypoxia induced-inflammatory injury in HaCaT cells［J］.Chin Pharmacol Bull，2011，27(1):69－73.

［10］ Aylon Y，Oren M.Living with p53，dying of p53［J］.Cell，2007，130(4):597－600.

［11］Brown L，Benchimol S.The involvement of MAPK signaling pathways in determining the cellular response to p53 activation:cell cycle arrest or apoptosis［J］.J Biol Chem，2006，281(7):3832－40.

［12］駱 丹，林向飛，徐 晶，等.3種中藥對中波紫外線輻射HaCaT細胞的干預及其機制［J］.中國藥理學通報，2007，23 (6):750－5.

［12］Luo D，Lin X F，Xu J，et al.Effect and regulatory mechanism of three traditional chinese medicine on HaCaT cells irradiated by UVB［J］.Chin Pharmacol Bull，2007，23(6):750－5.

［13］ Svobodova A，Zdarilova A，Vostalova J.Lonicera caerulea and vaccinium myrtillus fruit polyphenols protect HaCaT keratinocytes against UVB-induced phototoxic stress and DNA damage［J］.J Dermatol Sci，2009，56(3):196－204.

［14］Lydia F，Yamaguchi，Massuo J K，et al.Bifavonoids from Araucaria angustifolia protect against DNA UV-induced damage［J］.Phytochemistry，2009，70(5):615－20.

［15］Rabe J H，Mamelak A J，McElgunn P J，et al.Photoaging:mechanisms and repair［J］.J Am Acad Dermatol，2006，55(1):1－19.

［16］Kim S J，Sancheti S A，Sancheti S S，et al.Effect of 1，2，3，4，6-penta-O-galloyl-beta-D-glucose on elastase and hyaluronidase activities and its type II collagen expression［J］.Acta Polon Pharm，2010，67(2):145－50.

［17］Tsu M C，Chieh C H，Tzu J L，et al.In vitro and in vivo anti-photoaging effects of an isoflavone extract from soybean cake［J］.J Ethnopharmacol，2009，126(1):108－13.

［18］Tsoyi K，Hyung B P，Young M K，et al.Protective effect of anthocyanins from black soybean seed coats on UVB-induced apoptotic cell death in vitro and in vivo［J］.J Agric Food Chem，2008，56(22):10600－5.

［19］Bae J Y，Lim S S，Kim S J，et al.Bog blueberry anthocyanins alleviate photoaging in ultraviolet-B irradiation-induced human dermal broblasts［J］.Mol Nutr Food Res，2009，53(6):726－38.

［20］Cornacchione S，Sadick N S，Neveu M，et al.Vivo skin antioxidant effect of a new combination based on a specific Vitis vinifera shoot extract and a biotechnological extract［J］.J Drugs Dermatol，2007，6(suppl):S8－13.

［21］Cimino F，Cristani M，Saija A，et al.Protective effects of a red orange extract on UVB-induced damage in human keratinocytes［J］.Biofactors，2007，30(2):129－38.

［22］Fabian F，Evelyne Z，Jean M B，et al.UV-ABC screens of luteolin derivatives compared to edelweiss extract［J］.J Photochem Photobiol B，2011，103(1):8－15.

［23］Yris M F，Carolina D C，Fabiana T M，et al.Protective effect of Calendula offcinalis extract against UVB-induced oxidative stress in skin:evaluation of reduced glutathione levels and matrix metallopro-teinase secretion［J］.J Ethnopharmaclol，2010，127(3)，596－601.

［24］Jin N H O，Yoo H L，Jong S P，et al.Protective effects of aucubin isolated from Eucommia ulmoides against UVB-induced oxidative stress in human skin fibroblasts［J］.Biol Pharm Bull，2005，28(7):1244－8.

［25］Cho S，Won C H，Lee D H，et al.Red ginseng root extract mixed with Torilus fructus and Corni fructus improves facial wrinkles and increases type I procollagen synthesis in human skin:a randomized，double-blind，placebo-controlled study［J］.J Med Food，2009，12(6):1252－9.

［26］高瑛瑛，劉文麗，周炳榮，等.人參皂苷Rg1對細胞光老化模型中p53信號轉導途徑的影響［J］.中國藥理學通報，2010，26 (3):383－7.

［26］Gao Y Y，Liu W L，Zhou B R，et al.Ginsenoside-Rg1 protects human dermal fibroblasts against 8-methoxypsoralen plus ultraviolet A-induced photoaging through p53-dependdent pathways［J］.Chin Pharmacol Bull，2010，26(3):383－7.

［27］Lee H J，Kim J S，Song M S，et al.Photoprotective effect of red ginseng against UV radiation-induced chronic skin damage in the hairless mouse［J］.Phytother Res，2009，23(3):399－403.

［28］Tong H K，Hye M P，Yoon B K，et al.Effects of red ginseng extract on UVB irradiation-induced skin aging in hairless mice［J］.J Ethnopharmaclol，2009，123(3):446－51.

［29］Cho Y H，Kim，J H，Sim G S，et al.Inhibitory effects of antioxidant constituents from Melothria heterophylla on matrix metalloproteinase-1 expression in UVA-irradiated human dermal fibroblasts［J］.J Cosmet Sci，2006，57(4):279－89.

［30］Maity N，Nema N K，Abedy M K，et al.Exploring tagetes erecta Linn flower for the elastase，hyaluronidase and MMP-1 inhibitory activity［J］.J Ethnopharmaclol，2011，137(3):1300－5.

［31］Sultana Y，Kohli K，Athar M，et al.Effect of pre-treatment of almond oil on ultraviolet B-induced cutaneous photoaging in mice［J］.J Cosmet Dermatol，2007，6(1):14－9.

［32］Lee B C，Lee S Y，Lee H J，et al.Anti-oxidative and photoprotective effects of coumarins isolated from Fraxinus chinensis［J］.Arch Pharm Res，2007，30(10):1293－301.

［33］周立敏，房賢文.海藻糖和深海魚類膠原蛋白防護UVA照射皮膚損傷的動物實驗［J］.中國皮膚性病學雜志，2009，23 (2):79－80.

［33］Zhou L M，Fang X W.The protection effect of trehalose and ocean collagy on animal irradiated model by ultravole A［J］.Chin J Derm Venereol，2009，23(2):79－80.

［34］王春波，李金蓮，張正洋，等.扇貝多肽對UVB照射HaCaT細胞后NO釋放及熱休克蛋白70表達的影響［J］.中國藥理學通報，2011，27(3):334－7.

［34］Wang C B，Li J L，Zhang Z Y，et al.Effect of polypeptide from Chlamys farreri on UVB-induced NO release and HSP70 expression in HaCaT cells［J］.Chin Pharmacol Bull，2011，27(3):334－7.

［35］石少婷，張正洋，李炳華，等.扇貝多肽在中波紫外線誘導的HaCaT細胞凋亡中對p38MAPK-HSP27通路的影響［J］.中國藥理學通報，2009，25(10):1318－22.

［35］Shi S T，Zhang Z Y，Li B H，et al.Effect of polypeptide from Chlamys farrerion p38MAPK-HSP27 pathways in UVB-induced apoptosis of HaCaT cells［J］.Chin Pharmacol Bull，2009，25(10) :1318－22.

［36］Betina K P，Renato M R，Juliana D S，et al.Protective effects of three extracts from Antarctic plants against ultraviolet radiation in several biological models［J］.J Photochem Photobiol B，2009，96 (2):117－29.

［37］Hughes F B J，Filbry A，Gassmueller J，et al.Antiinflammatory efffcacy of opical preparations with 10%hamamelis distillate ina UV erythema test［J］.Skin Pharmacol Appl Skin Physiol，2002，15(2)，125－32.

［38］Choi H K，Kim D H，Kim J W，et al.Labisia pumila extract protects skin cells from photoaging caused by UVB irradiation［J］.J Biosci Bioeng，2010，109(3):291－6.

［39］Sumiyoshi M，Kimura Y.Effects of a turmeric extract(Curcuma longa)On chronic ultraviolet B irradiationinduced skin damage in melanin-possessinghairless mice［J］.Phytomedicine，2009，16 (12)，1137－43.

［40］Shim J S，Choi E J，Lee C W，et al.Matrix metalloproteinase-1 inhibitory activity of Kaempferia pandurata Roxb［J］.J Med Food，2009，12(3):601－7.

［41］Tsukahara K，Nakagawa H，Moriwaki S，et al.Inhibition of ultraviolet-B-induced wrinkle formation by an elastase-inhibiting herbal extract:implication for the mechanism underlying elastase-associated wrinkles［J］.Int J Dermatol，2006，45(4):460－8.