特邀專家
涂 平
北京大學第一醫(yī)院皮膚科主任醫(yī)師、教授、博士研究生導師,中國醫(yī)師協(xié)會畢業(yè)后醫(yī)學教育皮膚科專業(yè)委員會主任委員,中華醫(yī)學會皮膚性病分會皮膚病理學組組長,北京醫(yī)學會皮膚性病分會主任委員。
從事皮膚腫瘤及皮膚病理研究,擅長復雜、重癥皮膚病的診治,注重臨床病理分析研究。
當今在我國的化妝品原料創(chuàng)新有四大風向,其中多肽類原料呈現(xiàn)出更加細分化趨勢。肽是一種可以調(diào)節(jié)細胞功能的活性物質(zhì),而活性成分是化妝品中最核心的有效成分。根據(jù)其活性功能,多肽可以分為信號類、神經(jīng)遞質(zhì)抑制類、承載肽類等。作為化妝品的原料其具有抗皺、緊致、修復、亮膚等功效[1]。
在活性肽類中,藍銅勝肽以其源自人體血清,螯合銅離子,具有促進傷口愈合、組織修復[2]、抗炎、抗衰老等多重功效而引起醫(yī)療及化妝品行業(yè)的關注。本文就藍銅勝肽的生物學活性及在化妝品中的應用做一個簡要綜述。
Part 1
藍銅勝肽的生物學活性
藍銅勝肽是在1973年來自美國的Dr.Loren Pickart在人血清中發(fā)現(xiàn)的一種三肽,能夠促進正常肝細胞的再生和存活[3]。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),這種三肽是 glycyl-L-histidyl-L-lysine(甘氨酰-L-組氨酸-L-賴氨酸)序列,簡稱GHK。GHK與銅離子有很強的親和力,形成 GHK-Cu復合物。GHK 是以與銅離子形成復合物的形式發(fā)揮功能。藍銅勝肽存在于人的血清、唾液和尿液中。藍銅勝肽在人們20歲時血漿濃度是200ng/mL(10-7M),到 60歲時濃度降低為80ng/mL。這種下降現(xiàn)象與人體器官再生能力隨年齡下降直接相關[3]。此后多項研究發(fā)現(xiàn)藍銅勝肽可以加速傷口愈合和收縮,提高皮膚移植效果,還具有抗炎、祛皺等多種作用。
1.促進皮膚組織修復
皮膚組織修復和再生是一個非常復雜的過程,涉及多種細胞及炎癥因子、信號通路、炎癥細胞、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞等。GHK-Cu的傷口愈合作用早已在兔子、大鼠、小鼠和豬等動物實驗中得到證實。在損傷早期,GHK將免疫細胞和內(nèi)皮細胞驅化到損傷部位,啟動愈合過程[4,5,6]。Boral和Maquar等人研究證明藍銅勝肽在非常低的無毒濃度(1-10納摩爾)下刺激膠原蛋白合成及膠原與糖胺聚糖的分解;調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶(TIMP-1和TIMP-2)及其抑制劑的活性;刺激硫酸皮膚素、硫酸軟骨素和一種小的蛋白聚糖合成。促進傷口愈合和皮膚重塑過程[7,8]。通過減少TNF-α水平和刺激膠原合成,促進大鼠糖尿病和缺血性傷口的治療[9,10]。最新研究發(fā)現(xiàn),含有藍銅勝肽的仿生納米纖維復合水凝膠基質(zhì),外用增強內(nèi)皮細胞(EC)的粘附和增殖、新生血管形成,顯著加速了糖尿病小鼠的傷口閉合、膠原沉積和組織重塑。此外,免疫組織化學分析表明,在銅肽功能化的RADA16處理組中eNOS和CD31的表達上調(diào)[11]。2001年Mc Cormack等發(fā)現(xiàn)GHK-Cu使得抗癌放射治療后患者被損傷了DNA的成纖維細胞恢復了增殖活性[12]。
2.藍銅勝肽 和 IL-6 在皮膚修復中的作用
傷口愈合過程涉及皮膚細胞的炎癥、遷移、附著和成熟。包括成纖維細胞在內(nèi)的多種細胞產(chǎn)生的細胞因子在傷口愈合的所有階段都起作用[13]。通過調(diào)控各種細胞因子和生長因子,可能改變不同臨床狀態(tài)下的傷口愈合過程。研究發(fā)現(xiàn),藍銅勝肽通過降低急性期炎癥細胞因子,如轉化生長因子β和TNF-α的水平來抑制炎癥[14]。在細胞培養(yǎng)中,藍銅勝肽在10-9mol/L時具有最大的生物學效應[15]。GHK還通過調(diào)節(jié)鐵水平和抑制脂肪酸過氧化的有毒產(chǎn)物來減少氧化損傷[16]。它是炎癥細胞和內(nèi)皮細胞的趨化因子,促進成纖維細胞增殖[17]。GHK-Cu的抗炎作用機制尚不清楚。研究發(fā)現(xiàn)GHK、GGH及其銅絡合物對成纖維細胞分泌TNF-α依賴性IL-6的影響。成纖維細胞和角質(zhì)形成細胞是皮膚組織中細胞因子的重要來源,例如IL-6,其分泌因TNF-α而增加。IL-6的多效性表現(xiàn)在其促炎和抗炎作用上。IL-6是組織對損傷和感染作出反應的各種炎癥過程中的關鍵介質(zhì),無論是在急性炎癥反應中還是在慢性炎癥疾病中[18]。在皮膚中,表皮IL-6對正常傷口愈合至關重要,而IL-6-/-小鼠的傷口愈合受損[19]。與三肽及其銅復合物相比,低聚內(nèi)酯類酵母/銅發(fā)酵物對IL-6的分泌沒有影響。1mM GHK顯著抑制SZ95皮脂細胞中IL-6的表達[20]。
3.GHK與皮膚干細胞修復
皮膚再生取決于生存能力和增殖能力干細胞的潛力。皮膚增殖始于基底層的角質(zhì)形成細胞,其附著在基底膜。當一個細胞離開基底層時,它會進行終末分化。干細胞有無限的自我更新能力。然而,它們的增殖潛力隨著年齡的增長而下降。GHK-Cu濃度為0.1–10微摩爾,表皮干細胞表達增加基底角質(zhì)形成細胞中的整合素和p63等標志物在真皮皮膚中的表達,這表明增加了基底角質(zhì)形成細胞的干細胞和基底角質(zhì)形成細胞的增生潛力。因此,恢復健康干細胞的基因特征,導致激活整合素和p63細胞途徑可能是另一種GHK基因調(diào)控皮膚再生的活性靶點[21,22]。最近的一項研究表明GHK作用下的人骨髓間充質(zhì)干細胞/基質(zhì)細胞以可降解生物(藻酸鹽凝膠)為載體,增加血管皮內(nèi)細胞生長因子(VEGF)和堿性成纖維細胞生長因子的分泌,并且呈劑量依賴性。預先用抗整合素α1和β1的抗體處理后,人骨髓間充質(zhì)干細胞/基質(zhì)細胞不出現(xiàn)VEGF分泌增加,這表明GHK對人骨髓間充質(zhì)干細胞/基質(zhì)細胞分泌營養(yǎng)因子的影響涉及整合素途徑[21]。
4.GHK是體內(nèi)天然真皮修復調(diào)節(jié)因子
皮膚修復和皮膚的傷口愈合過程通過以下階段:止血(凝血)、炎癥、肉芽組織化和瘢痕重塑。每個階段都需要細胞之間很好地相互協(xié)調(diào),因此需要不同來源的生物活性分子精確協(xié)同。例如,受傷后血小板立即脫顆粒釋放生長因子(如TGF-β),使免疫細胞移動并將其吸引到損傷部位。角質(zhì)形成細胞和成纖維細胞也產(chǎn)生大量生長因子。中性粒細胞、巨噬細胞和其他被募集到損傷部位的免疫細胞產(chǎn)生生長因子和細胞因子。GHK是一種罕見的人類蛋白質(zhì)序列,它在細胞外基質(zhì)蛋白質(zhì)中更常見。GHK存在于I型膠原的α2(I)鏈中,可被位于傷口部位的蛋白酶分解[22]。含有蛋白的GHK,是位于重塑位點的糖蛋白SPARC。損傷后蛋白水解生成GHK-Cu[23]。經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)某些蛋白水解產(chǎn)物和細胞間質(zhì)蛋白的水解產(chǎn)物產(chǎn)生重要調(diào)節(jié)因子—間質(zhì)素[24]。這些分子激活和調(diào)節(jié)真皮修復過程。GHK將基因組重置為一種更健康的基因模式,可以更好地調(diào)節(jié)多種細胞路徑,修正真皮修復活動。由于GHK以氨基酸序列的形式存在于細胞外間質(zhì)蛋白中,并在受傷后釋放,可以作為體內(nèi)天然的真皮修復調(diào)節(jié)因子。
5.GHK與DNA修復
研究表明GHK能夠恢復放射線照射后成纖維細胞的活力。在培養(yǎng)的人宮頸組織成纖維細胞,一組未接觸射線,一組暴露于放射性處理(5000rad)。添加GHK(10-9 M)在無血清培養(yǎng)基中直接加入細胞培養(yǎng)物中。盡管經(jīng)輻照的成纖維細胞存活下來并在培養(yǎng)基中復制,它們的生長動力學與未照射細胞明顯不同。照射后的細胞在24小時和48小時檢測時有明顯生長延遲。然而,加入GHK后經(jīng)過輻照的成纖維細胞的生長速度比未加組要快得多,且與正常細胞(未照射的對照細胞)生長情況相同。此外,GHK經(jīng)處理的輻照成纖維細胞可產(chǎn)生更高的生長因子,這對傷口愈合至關重要[25]。
成纖維細胞是傷口愈合和組織更新的核心細胞。它們不僅合成了不同的真皮基質(zhì)的成分,還產(chǎn)生一些涉及多種細胞的生長因子,調(diào)節(jié)細胞遷移、增殖、血管生成、上皮化等。輻射損傷細胞DNA,從而損害其功能。由于GHK能夠恢復受輻射的成纖維細胞的功能,因此也能修復DNA損傷。使用基因關聯(lián)連圖進行的研究發(fā)現(xiàn),當刺激47個基因和抑制5個基因時,GHK顯著增加了DNA修復基因的表達(大于或等于50%的增加或減少)[26]。
在人類衰老過程中,炎癥基因、促癌癥基因和組織破壞基因的活性增加,再生和修復基因的活性降低。雖然人體血液三肽GHK具有許多積極作用,但隨著年齡的增長而下降。有研究發(fā)現(xiàn)GHK對抑制纖維蛋白原合成有影響,并增加泛素蛋白酶體系統(tǒng)、DNA修復、抗氧化系統(tǒng)和TGF-β超家族愈合基因的激活[27]。
Part 2
藍銅勝肽的生物化學
GHK銅絡合物(GHK- Cu)的分子結構已經(jīng)使用X射線晶體學進行了廣泛的研究,包括使用EPR光譜、X射線吸收光譜和PMR光譜學以及諸如滴定的其他方法。在GHK-Cu絡合物里面,Cu(II)離子通過來與自組氨酸的咪唑側鏈的氮,來自甘氨酸的α-氨基的另一個氮和甘氨酸組氨酸的去質(zhì)子化酰胺氮肽鍵結合。Lau和Sarkar發(fā)現(xiàn),在生理pH下,GHK-Cu絡合物可以形成二元和三元結構,其可能涉及氨基酸組氨酸和/或白蛋白分子的銅結合區(qū)。他們也觀察到GHK可以容易地結合到血漿白蛋白上的高親和力銅轉運位點(相對于GHK,白蛋白的結合常數(shù)log10=16.2 log10=16.44的結合常數(shù))。這種銅與GHK三肽結合的離子,可以將無毒銅輸送到細胞中[28-30]。GHK最顯著的特點是它能夠形成與銅(II)的絡合物[31]。這一點非常重要,因為銅是體內(nèi)超過十幾種重要酶所必需的,這些在人體和皮膚內(nèi)的酶,包括那些參與結締組織形成、抗氧化防御和細胞呼吸點的酶。銅還具有信號傳導功能,影響細胞行為和新陳代謝。例如,足夠的銅對干細胞開始增殖和修復組織是必須的。GHK還有助于降低游離離子銅,從而防止氧化損傷。除了能夠與銅結合,GHK還可以淬滅一些毒素,特別是那些在脂質(zhì)過氧化過程中產(chǎn)生的毒素[32]。這使得GHK成為相當高效抗氧化劑。最后,GHK已被證明能夠作為細胞粘附分子,這意味著它幫助細胞附著在細胞外基質(zhì)上。在皮膚修復時,這有利于修復細胞的遷移、增殖和分化[33,34]。
Part 3
制劑和藥物滲透
GHK-Cu可以穿過皮膚的角質(zhì)層,其量足以激活再生效應。銅絡合物的磁導率隨著pH值的增加而增加。事實證明三肽GHK及其與銅的絡合物:GHK-Cu和(GHK)(2)-Cu能夠遷移通過膜角質(zhì)層模型[35, 36]。然而,因為它對蛋白水解酶作用的敏感性,重要的是確保其在制劑中有持續(xù)遞送濃度才能發(fā)揮生物活性作用。Arul等人提出使用生物素化(Boc-GHK)可以整合到真皮膠原基質(zhì)內(nèi)促進傷口愈合。他們觀察到與對照相比,Boc-GHK治療后,明顯促進傷口收縮,增加細胞增殖和抗氧化酶活性[37]。最近的一項研究調(diào)查了GHK的配方要求。已經(jīng)證實,該肽在氧化應激時容易被水解。在60℃下,pH范圍為4.5~7.4的緩沖液中至少穩(wěn)定兩周。辛醇中的分布系數(shù),在磷酸鹽緩沖鹽水中具有高度親水性,在pH4.5~7.4范圍內(nèi),GHK-Cu親水性 log值介于?2.38?2.49G之間。GHK-Cu可以加融入Span 60的基質(zhì)中。它在帶負電荷的脂質(zhì)磷酸二乙酰中不太穩(wěn)定[38]。
關于藍銅勝肽在產(chǎn)品中的穩(wěn)定性是一個需要關注的問題。國內(nèi)有一款含有0.2%藍銅勝肽的抗皺精華霜,含有肉蓯蓉、姜黃、玉米面胚芽提取物,經(jīng)過檢測,含有植物提取物產(chǎn)品和不含植物提取物的產(chǎn)品中藍銅勝肽的檢測曲線比較沒有區(qū)別,見圖1。說明在配方科學的情況下,藍銅勝肽是穩(wěn)定的[39]。
開發(fā)了纖維素(HPC)膠囊的甘氨酸-L-組氨酸-L-賴氨酸-Cu(II)(GHK-Cu(2+))負載羥丙基的果膠鋅微粒用于GHK的結腸輸送。GHK-Cu(2+)從果膠鋅微粒中釋放,明顯受到交聯(lián)劑濃度和藥物量影響,但不受表面活性劑影響。在4小時內(nèi)微粒釋放50%-80%的負荷量。在結腸遞送系統(tǒng),最佳微粒制劑(F8)包有相對疏水的聚合纖維素。這樣可以制成包含GHK的具有多種健康促進作用的膳食補充劑,又無副作用。除了局部護理,可以使用這樣的配方口服以促進真皮愈合[40]。
Part 4
面部研究應用
多項安慰劑對照臨床研究發(fā)現(xiàn)GHK-Cu可以改善50歲左右女性的皮膚質(zhì)量。通過研究皮膚來確定膠原蛋白生成。在大腿上涂抹面霜1個月后,使用免疫組織化學技術檢查活性組織檢查樣本,GHK肽對膠原的產(chǎn)生有顯著影響。在接受GHK面部護理的女性中,70%的人出現(xiàn)了膠原增長,相比較,使用維生素C霜的只有 50%,用視黃酸的僅40%[41]。
GHK-Cu面霜明顯減少衰老跡象。71名女性有輕度至明顯的光老化跡象。面部應用12周后,老化表現(xiàn)有肉眼可見的改善。改善了皮膚外觀,減少了細紋和皺紋的深度,增加了皮膚緊致度和厚度[42]。
GHK-Cu眼霜,對41名有輕度至晚期光損傷女性,使用12周,與安慰劑和含有維生素K的眼霜對照。GHK-Cu眼霜的表現(xiàn)優(yōu)于兩個對照組,減少了細紋和皺紋,改善整體外觀,增加了皮膚緊致度和厚度[43]。
在另一項為期12周的面部研究中,67名年齡在50~59歲之間,有輕度至明顯光損傷的女性,GHK-Cu面霜每日兩次,改善皮膚松弛、清晰度、緊致度和外觀,減少細紋、粗糙皺紋和斑駁的色素沉著,并增加了皮膚緊致度和厚度。該研究還通過組織活檢及免疫組化檢測分析,證明該款GHK-Cu霜具有明顯刺激皮膚角質(zhì)形成細胞增殖的作用[44]。
國內(nèi)也有一些含有藍銅勝肽成分的產(chǎn)品。例如一款粉紅衛(wèi)士藍銅勝肽換顏抗皺精華霜,經(jīng)過30人為期4周的臨床研究,臨床護理結束后,在面部TEWL、紅斑、皺紋長度等指標均比使用前有明顯改善[45] 。(見下圖)。
受試者TEWL變化趨勢,見圖2 。
結果描述:
與使用測試樣品前相比,使用產(chǎn)品4周后的TEWL平均降低約13.9%,差異顯著
(P lt;0.05)。
受試者面部紅區(qū)評分變化趨勢,見圖3。
結果描述:
與使用測試樣品前相比,使用產(chǎn)品4周后的面部紅區(qū)評分平均值降低約5.3%,差異顯著(P lt;0.05)。
受試者皺紋長度變化趨勢,見圖4。
結果描述:
與使用測試樣品前相比,使用產(chǎn)品4周后的皺紋長度平均值降低約13.3%,差異極顯著(P lt;0.05)。
總之,目前臨床研究顯示,GHK-Cu護膚霜具有以下效果:
(1)緊致松弛肌膚,提高彈性;
(2)提高皮膚緊致度;
(3)減少細紋和深皺紋;
(4)提高皮膚光亮度;
(5)減少光損傷和斑駁的色素沉著;
(6)明顯增加角質(zhì)形成細胞增殖。
Part 5
結語
藍銅勝肽是一種人體內(nèi)自然產(chǎn)生的天然活性肽,具有強大的抗氧化能力,能夠抵御自由基損傷,保護肌膚細胞;它有助于促進膠原蛋白的生成,增強肌膚的彈性和緊致度;在修復肌膚損傷方面表現(xiàn)出色,能加速傷口愈合,改善肌膚質(zhì)地;還具有一定的抗炎作用,緩解肌膚炎癥。藍銅勝肽具有多重生物學活性?;蛟S它將成為護膚產(chǎn)品成分黨的下一個風口,可在護膚領域更廣泛的使用。含有有效濃度的藍銅勝肽成分的產(chǎn)品,在護膚領域將會大有作為。
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