紫外线的皮肤损伤机制及具有紫外线防护作用的天然产物的研究进展

紫外线的皮肤损伤机制及具有紫外线防护作用的天然产物的研
究进展
路婷婷;陈亚泽;卢涛;张予阳
【摘要】皮肤长期暴露在紫外线下可以引起皮肤损伤,出现皮肤光老化甚至出现皮肤癌变和其他皮肤病变.紫外线引起的皮肤光老化的主要机制有:氧化应激、炎症反应、细胞凋亡、胶原和弹性蛋白的降解等.目前国内外关注的焦点是开发紫外线防护剂,目前主要研究的有黄酮类化合物、萜类化合物、鞣质类、香豆素类等.该文主要对紫外线的皮肤损伤机制及天然来源紫外线防护剂的研究进展进行综
述.%Prolonged exposure to UV radiation can cause skin damage such as skin photoaging, skin cancer and other skin lesions. UV-induced skin damage mechanisms mainly include oxi-dative stress, inflammation, apoptosis, collagen and elastin degradation, etc. The current international focus of attention is the development of natral products including botanicals ultraviolet protective agents, the main researches contain flavonoids, terpe-noids, tannin, coumarin, etc. This review will help to maintain the UV-induced skin damage mechanisms and herbal products including botanicals ultraviolet protective agents.
【期刊名称】《中国药理学通报》
【年(卷),期】2012(028)012
【总页数】5页(P1655-1659)
【关键词】紫外线防护剂;天然产物;皮肤光老化;胶原;氧化应激;UVA/B
【作者】路婷婷;陈亚泽;卢涛;张予阳
【作者单位】沈阳药科大学生命科学与生物制药学院,辽宁,沈阳,110016;天津武警
后勤学院生药学与药剂学教研室,天津,300162;山东体育学院图书馆,山东,济
南,250102;天津武警后勤学院附属医院皮肤科,天津,300162;沈阳药科大学生命科
学与生物制药学院,辽宁,沈阳,110016
【正文语种】中文
【中图分类】R-05;R28;R322.99;R751.05;R818
随着大气臭氧层遭到严重破坏，太阳紫外线(UV)辐射强度照射不断增强，且UV
具有累积效应，对人们的生活工作影响越来越大。

因而研究紫外线皮肤损伤的机制和开发具有紫外线防护功能的化妆品和药物已成为皮肤防护中的研究重点。

紫外线分为3个波段:长波紫外线UVA(320－400 nm)、中波紫外线UVB(275－320 nm)、短波紫外线UVC (230－275 nm)。

由于大气层的阻挡作用，入射到地球表面的紫外辐射波长为386－400，即UVC和UVB，相同剂量UVB辐射对皮肤的
损伤比UVA约大800～1 000倍。

1 紫外线照射引起的皮肤损伤及损伤机制
1.1 紫外线照射引起的皮肤损伤皮肤长期暴露在紫外线的照射下，可以导致皮肤
红斑、浮肿、增厚、色素沉着、细胞晒伤、免疫抑制、光老化以及肿瘤的发生。

其中光老化表现为皮肤干燥、色素沉着、肤色发暗、皮肤表皮严重萎缩、表皮毛细血管扩张、癌前病变、皮肤松弛、变硬、弹性组织变性(皮肤粗糙、泛黄、皮肤发硬)、光化性紫癜(由真皮血管壁脆性大引起的易碰伤)［1－2］。

皮肤接受过多的紫外线照射，皮肤组织细胞会产生氧化应激，产生过量的活性氧簇ROS，破坏细胞膜的
完整性和细胞内的抗氧化系统，进一步引起细胞炎症、细胞凋亡及肿瘤的形成［3－4］。

同时过量的紫外线照射使皮肤胶原、透明质酸、弹性蛋白降解，导致皮肤弹性变性、粗糙、形成皱纹［5］。

Fig 1 Mechanism of UV damage on skins
1.2 紫外线照射引起皮肤损伤的机制
1.2.1 紫外线照射引起皮肤氧化应激及进一步引起炎症和凋亡
1.2.1.1 紫外线照射引起皮肤氧化应激氧化应激是指活性氧簇(ROS)，即超氧阴离子(O－2)、羟自由基(·OH)和过氧化氢(H2O2)等产生的细胞毒性反应。

ROS在紫外线致皮肤光老化过程中起重要作用，紫外线照射使Fb细胞产生大量ROS，从而使细胞质增多，基质金属蛋白酶-1(MMP-1)表达上调［5］，小鼠皮肤照射UVB 后，刺激产生的ROS作用于皮脂腺，产生红斑［6］。

1.2.1.2 紫外线照射引起细胞炎症葡萄种子中原花色素通过抑制IκBα和I KKα的降解，来抑制UVB照射激活的NF-κB/p56途径，同时抑制H2O2所致
MAPK(ERK、JNK、p38)的磷酸化，进而抑制UVB照射引起的皮肤氧化损伤［7］。

紫外线照射诱导HaCaT细胞中环氧化酶2(COX-2)表达，信号转导机制显示酪氨酸激酶和活性氧中间产物促进COX-2mRNA的表达［8］。

COX-2介导化学性缺氧诱导的HaCaT细胞毒性及炎症损伤［9］。

1.2.1.3 紫外线照射引起细胞凋亡细胞对损伤和应激的应答决定了细胞的命运，其中促分裂原活化蛋白激酶级联途径MAPK中p38和凋亡相关p53的调控就起到重要作用，p38和p53根据紫外线照射剂量不同，协同调节经过紫外线照射后引起的DNA损伤［10－11］。

增殖细胞核抗原(PCNA)是近年来发现反映细胞增殖活性的标志物，与各种肿瘤的生长都有着较为密切的关系。

UVB照射后可明显增加HaCaT细胞中的PCNA和p53的mRNA及蛋白表达水平［12］。

UVB照射可使HaCaT细胞内产生过量的H2O2，大量的H2O2被分解产生·OH，进一步引
起DNA的断裂，激活caspase-3和-9的活性［13］。

同时，UVA/B照射引起嘧啶二聚体产生并且引起核苷酸氧化，促使细胞发生凋亡［14］。

1.2.2 紫外线照射引起弹性相关物质降解与正常皮肤相比较光老化的皮肤表皮会增厚，皮肤表皮明显萎缩，产生这一病变主要是由于组织结构改变引起的，如弹力蛋白蓄集(包括表皮和真皮间的物质)、胶原降解等。

UV照射导致Fb细胞中的基质
金属蛋白酶(MMPs)合成增加。

UV照射增加会使(MMP)-1，-3和-9的表达增加，引起胶原和弹性蛋白的降解，导致皮肤下垂和皮肤皱纹的产生［15］。

同时经UV 照射增强使透明质酸酶和弹性蛋白酶作用，使透明质酸和弹性蛋白降解，最终使皮肤弹性变性，引起皮肤光老化［16］。

2 具有紫外线防护作用的天然产物
2.1 黄酮类化合物大豆(Glycine max L.Merr)中异黄酮可以降低UVB照射导致的HaCaT细胞死亡，在照射UVB前，局部应用大豆异黄酮，可以增加皮肤中过氧化氢酶的浓度，降低表皮细胞中COX-2和PCNA的表达，抑制UVB导致的凋亡和
炎症反应，从而起到紫外线防护作用［17］。

南洋杉叶(Araucaria cunninghamia)中黄酮成分可以通过阻止环丁烷嘧啶二聚体和脱氧鸟苷的生成，
来保护由紫外线照射引起的小牛胸腺DNA损伤［14］。

花青素属于酚类化合物中的类黄酮类，从黑豆(Glycine max L.Merr)中提取的花青素具有防光老化作用。

体内外实验表明，花青素可以下调UVB照射后HaCaT、Fb细胞及无毛鼠皮肤后，
可以降低ROS水平，并通过阻断caspase-3通路，降低促凋亡蛋白Bax的表达，从而减少凋亡［18］。

矮丛蓝莓(Vaccinium uliginosum L)果实富含花青素，其
提取物在Fb细胞UVB照射模型中具有光防护作用［19］，这可能是矮丛蓝莓提
取物通过清除ROS产物，由p53途径引起的DNA损伤发挥作用的。

葡萄(Vitis L)提取物中含有大量的原花青素，是目前国际上公认的清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂。

葡萄提取物在体外HaCaT细胞中的抗氧化活性比VitE、VitC均强，
且具有抗光老化作用。

其还可以通过抑制皮肤PCNA和COX-2的表达，抑制UV 诱导产生的炎症。

临床用药评价表明，每天涂抹两次添加了葡萄提取物的血清，4周以后，可以明显降低皮肤光老化［7，20］。

柑桔(Citrus reticulata Banco)提
取物中富含有花青素、二氢黄酮醇等黄酮类化合物，柑桔提取物具有明显的抗光老化作用，这可能是柑桔提取物抑制UVB照射引起的HaCaT细胞ROS的生成，以及抑制UVB照射引起的NF-κB和AP-1的表达，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种天然的黄酮类化合物，
木犀草提取物具有一个浅色团，在295 nm波长及UVB波长处具有吸收，说明木犀草提取物具有 UVB吸收作用［22］。

蓝靛果忍冬(Lonicera edulis Turcz)和欧
洲越桔(Vaccinium myrtillus)果实中含有多酚类成分，明显降低UVB照射后的活性氧簇的产生，部分降低IL-6的表达、DNA断裂、caspase-3和-9的激活及DNA laddering［13］。

金盏菊(Calendula of ficinalis)提取物中主要成分有多酚类，无毛鼠口服金盏菊提取物可以使紫外线照射后的谷胱甘肽水平与没有紫外线照射的无毛鼠接近，并且它还可以影响UVB照射刺激后皮肤中MMP-2和MMP-9
的活性和分泌，具有一定的UVB防护作用［23］。

2.2 萜类杜仲(Eucommia ulmoides Oliver)提取物桃叶珊瑚苷属于环烯醚萜苷类。

它可以降低MMP-1的表达，且降低与衰老相关蛋白牛β乳糖的表达，表明其是
具有抗光老化作用的化合物［24］。

五加科植物人参(Panax ginseng L.)可以促进I型前胶原的基因水平和蛋白水平的表达，抑制MMP-9基因活化、拉长原纤维蛋白的长度、从而起到抗皮肤皱纹的作用［25］。

人参皂苷Rg1通过减少基因氧化应激损伤产物及老化相关蛋白p53、p21及平p16的表达，缓解细胞光老化进程［26］。

红参提取物可以降低部分抑制皮肤TGF-β1的表达。

这些结果表明红参
具有抗光老化作用，具有美容效果［27］。

持续给予无毛鼠含红参提取物的饮食，结果显示其可以通过抑制胶原降解，明显地抑制了慢性UVB照射引起的皮肤皱纹
的产生［28］。

2.3 鞣质类茅瓜(Melothria heterophylla)是葫芦科植物，从茅瓜中分离出没食子酸，在光老化中MMPs的表达起重要作用，这是通过调节细胞外基质蛋白的表达，而不是抑制MMP-1mRNA的表达发挥抗光老化作用，可以作为抗光老化制剂的
有效添加成分［29］。

2.4 维生素类万寿菊花提取物(Tagetes erecta Linn flower)中含有β胡萝卜素，
其通过抑制透明质酸酶、弹性蛋白酶、MMP-1的活性，抑制皱纹产生，具有光防护作用［30］。

甜杏仁(Prunus dulcis Mill)提取物中富含胡萝卜素、B族维生素、VitC等维生素类，甜杏仁提取物可以通过影响谷胱甘肽和脂质过氧化物，从而降
低皮肤紫外线照射后的损伤［31］。

2.5 香豆素类白蜡树(Fraxinus chinensis Roxb)提取物中含有6，7二羟香豆素，白蜡树提取物可以有效的清除UVB照射后人Fb细胞中生成的大量自由基，降低MMP-1的mRNA和蛋白的表达，从而对抗UVB照射后的皮肤损伤［32］。

2.6 多肽类海藻糖和深海胶原蛋白两种海洋活性提取物可提高超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活力，使紫外线造成的损伤作用弱化甚至消失，从而对组织起到有效的保护作用［33］。

鱼胶原具有保湿抗氧化作用，可以抑制3D-
人皮肤模型中UVA所致皮肤损伤［1］。

扇贝多肽是从海洋生物栉孔扇贝中提取
的水溶性小分子肽类物质(PCF)，可以有效清除氧自由基，提高超氧化物歧化酶的
活性，是一种很好的天然海洋抗氧化剂，PCF可通过增强UVB照射后热休克蛋白(HSP70)的表达，进而抑制iNOS蛋白的表达，减少NO的生成而保护HaCat细
胞免受UVB的损伤［34］。

扇贝多肽可以通过阻断p38丝裂原活化蛋白激酶活化，从而阻止热休克蛋白27的磷酸化及细胞内移位，抑制UVB诱导的HaCaT细胞凋亡［35］。

2.7 其它植物提取物及其活性成分平卧菊三七(Gynura procumbens)提取物通过
抑制促炎症细胞因子介质和清除ROS作用来抑制UVB引起Fb的MMP-1和MMP-9表达增加，具有明显的皮肤抗光老化作用［6］。

南极洲发草(Deschampsia antarctica Desv.)是一种生长在南极洲西部地区和周边小岛的开花植物，枪叶金发藓(Polytrichum juniperinum Hedw)白尖变种，属于苔藓类，这两类植物提取物具有光保护作用、紫外线吸收作用、抗氧化作用，并可用激活DNA修复［36］。

北美金缕梅(Hamamelis virginiana L.)是一种常用的化妆品，具有很好的抗炎作用。

在30位健康志愿者UVB致红斑模型中，北美金缕梅提取
物48 h内降低20%－27%红斑范围，说明其具有明显的抗紫外线作用［37］。

紧致茶(Labisia pumila Blume.)是紫金牛科植物，紧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细胞MMP-1、MMP-9的表达［38］，这表明紧致茶的提取物可以作为抗光老化化妆品的有效
添加成分。

姜黄素是从植物姜黄(Curcuma longa L.)根部提取的黄色成分。

在UVB照射具有黑色素无毛鼠模型中低剂量长期使用姜黄素可以明显防止皮肤增厚、增加皮肤弹性、降低皱纹的产生，具有明显的抗光老化作用［39］。

大高良姜(Kaempferia pandurata Roxb.)提取物在一定浓度(0.01～0.5 g·ml－1)范围内，
可以通过抑制紫外线照射引起的促分裂原活化蛋白激酶如ERK、JNK、p38的磷酸化，进一步降低MMP-1的表达，增加I型胶原的蛋白和mRNA水平的表达，故具有一定的紫外线防护作用［40］。

红姜提取物可以显著抑制皱纹的产生，增加
皮肤弹性［41］。

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