三七多糖對皮膚保護作用研究進展

柴景秀，臺 虹，唐曉丹，丁 瑞*，李 聰，王 媛，劉勝茂，吳金峰

（1.同濟大學附屬皮膚病醫(yī)院皮膚外科一科，上海 200443； 2.云南西草資源開發(fā)有限公司，云南 昆明 650000； 3.復(fù)旦大學附屬華東醫(yī)院呼吸科，上海 200040； 4.復(fù)旦大學附屬華山醫(yī)院皮膚科，上海 200040）

三七屬五加科草本植物，在臨床中使用廣泛，具有通脈行瘀、活血化瘀、消腫定痛的功效，可有效緩解血瘀癥狀。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，三七具有皂苷、揮發(fā)油、黃酮類、多糖等有效成分［1-3］，在心血管疾病［4］、腦血管［5］、血液、神經(jīng)、免疫系統(tǒng)［6］、傷口愈合等臨床治療中應(yīng)用廣泛［7-10］。

皮膚是人體最大的器官，也是人體天然的物理屏障，它常暴露于環(huán)境風險因子如有毒物質(zhì)、太陽輻射、空氣污染或物理損傷下，可導致脫水、創(chuàng)傷、微生物入侵，甚至皮膚癌［11］。此外，機體還可由于內(nèi)在因素，如時間、遺傳因素、激素、端粒縮短和端粒酶功能障礙以及對壓力源作出反應(yīng)，導致皮膚老化，表現(xiàn)為皮膚彈性降低、皺紋出現(xiàn)、皮膚干燥、表皮厚度改變、色素沉著等。

近年來，如何應(yīng)用中草藥有效成分改善和促進皮膚健康受到越來越多的關(guān)注。三七中多糖總量大約占9.45%［12］，然而三七多糖對皮膚作用的研究報道還比較缺乏。研究表明，三七多糖在促進皮膚健康、延緩皮膚衰老、維持皮膚免疫源性耐受性平衡方面發(fā)揮著重要的作用。本文對三七多糖對皮膚的保護作用相關(guān)研究進展進行綜述，以期為其深入研究提供依據(jù)。

1 抗氧化

氧化應(yīng)激是由細胞和組織中活性氧（ROS） 產(chǎn)生和積累與生物系統(tǒng)對這些活性產(chǎn)物進行代謝的能力之間失衡引起的現(xiàn)象［13］。ROS 是正常的細胞氧化代謝活動的產(chǎn)物［14］，它與皮膚靶物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、DNA、脂質(zhì)和細胞器） 相互作用，促進氧化脂質(zhì)的產(chǎn)生，增加皮脂腺的排泄，破壞皮膚屏障和細胞外基質(zhì)的降解。內(nèi)源性ROS 來源于酶和非酶系統(tǒng)，如線粒體電子傳遞鏈、還原性煙酰胺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NADPH）、黃嘌呤氧化還原酶、過氧化物酶體氧化酶、細胞色素P450、脂氧合酶、紫外線照射、色素團、外來生物、鐵離子。皮膚中存在多種抗氧化防御系統(tǒng)，它們在表皮中比在真皮中更集中，包括谷胱甘肽、富含小脯氨酸重復(fù)序列蛋白（SPRR2）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶、輔酶Q10、鐵蛋白、維生素C、維生素E等［15］。抗氧化分子可以清除自由基，從而使自由基在體內(nèi)保持平衡，若自由基過量，蛋白質(zhì)、酶、細胞膜、核酸等生物大分子被過氧化作用攻擊，形成不飽和脂肪酸，導致生物酶活性降低，DNA 發(fā)生突變，細胞功能受損［16-18］。

研究發(fā)現(xiàn)，三七多糖可以有效清除自由基。從三七根中分離得到的阿拉伯葡糖半乳聚糖對1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH） 自由基半數(shù)抑制率（IC50） 為（11.72±0.91） μg/mL［10］，提示三七多糖具有抗氧化作用。黃上峰等［19］對三七多糖的抗氧化能力進行評估，發(fā)現(xiàn)三七多糖的抗氧化和清除DPPH 自由基能力介于丁基羥基茴香醚（BHA） 和茶多酚之間，清除羥基自由基能力優(yōu)于茶多酚和BHA，清除ABTS＋自由基能力比BHA 強，但劣于茶多酚，表明三七多糖可以清除自由基，存在抗氧化的潛力。

有研究應(yīng)用三七多糖處理過氧化氫（H2O2） 誘導的人真皮成纖維細胞模型，發(fā)現(xiàn)成纖維細胞氧化模型ROS 和丙二醛（MDA） 水平降低，逆轉(zhuǎn)了H2O2誘導的抗氧化活性，并使抗氧化酶（CAT、GSH-Px、SOD） 活性降低。此外，三七多糖治療組TGF-β、Smad2/3 表達升高和Smad7 表達降低，表明其可以通過激活TGF-β/Smad 信號通路來抑制H2O2誘導的膠原和彈性蛋白損傷，從而保護成纖維細胞免受H2O2誘導的氧化損傷，提示三七多糖有助于修復(fù)氧化應(yīng)激損傷，可以保護皮膚免受氧化應(yīng)激和皺紋的影響［20］。

除TGF-β/Smad 信號通路外，Nrf2/AREx 信號通路在氧化應(yīng)激方面的作用越來越受到研究者關(guān)注，Nrf2 是內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng)的重要組成部分，可以調(diào)節(jié)線粒體產(chǎn)生ROS，保護皮膚細胞免受氧化應(yīng)激的損害。氧化應(yīng)激狀態(tài)下Nrf2 表達降低，下游SOD、過氧化氫酶（CAT） 活性降低，MDA 水平升高。同時氧化應(yīng)激狀態(tài)觸發(fā)核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 通路激活，調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)基因表達，升高血管內(nèi)皮生長因子 （VEGF） 及炎癥細胞因子 （如IL-1β、IL-10、TNF-α 等） 水平，最終膠原纖維彈力纖維破壞，皮膚出現(xiàn)皺紋［21］。Feng 等［22］發(fā)現(xiàn)，三七多糖處理秀麗隱桿線蟲后，SOD、CAT 活性升高，MDA 的脂質(zhì)過氧化水平降低，提示三七多糖可以緩解氧化應(yīng)激，有助于皮膚抗氧化。

2 抗衰老

隨著年齡的增加，皮膚會老化，主要表現(xiàn)為皮膚變薄，彈性降低，出現(xiàn)皺紋，皮膚干燥，敏感性增加，病理表現(xiàn)為表皮層變薄，表皮嵴缺失，真皮乳頭層變薄，細胞外基質(zhì)減少，成纖維細胞膠原纖維、彈性纖維數(shù)量減少。成纖維細胞作為皮膚的關(guān)鍵組成部分，是合成細胞外基質(zhì)的主要細胞。老化的皮膚中成纖維細胞形態(tài)變小，而且衰老的成纖維細胞在多次復(fù)制后處于細胞周期停滯狀態(tài)并喪失增殖能力，其合成細胞外基質(zhì)的水平降低，加速皮膚的衰老。

SOD 是能夠清除活性氧的酶之一，與皮膚衰老密切相關(guān)，有3 種異構(gòu)體，分別為SOD1、SOD2、SOD3。一項研究檢測切除卵巢的更年期大鼠皮膚衰老的實驗發(fā)現(xiàn)，在卵巢切除50 d 后，去卵巢大鼠皮膚SOD 活性、羥脯氨酸水平降低，并且血管形成減少，乳頭狀毛細血管密度降低［23］。既往研究表明，SOD1-/-小鼠表現(xiàn)出明顯的皮膚萎縮，SOD2-/-小鼠也觀察到了不同的皮膚衰老表型，這些表型包括表皮變薄，真皮結(jié)締組織明顯萎縮，Ⅰ型前膠原蛋白含量減少，皮下脂肪組織萎縮［24］。SOD3 在真皮和表皮中都有表達，但SOD3 在皮膚中的具體作用尚不清楚［25］。

CAT 在皮膚中表達明顯，尤其是在角質(zhì)層中。它的數(shù)量超過了SOD。在角質(zhì)層內(nèi)部，可以檢測到CAT 存在活性梯度，越向皮膚表面，CAT 活性越降低。研究發(fā)現(xiàn)，老化的皮膚CAT 活性在真皮中降低，而在表皮中升高。因為隨著年齡的增加，細胞中特別是表皮中的ROS 負荷逐漸增加，而CAT 作為抗氧化酶之一，表皮中的活性升高是合理的，而真皮中CAT 活性降低的原因尚不明確［26］。

Feng 等［22］研究了三七多糖對秀麗隱桿線蟲的抗衰老作用，發(fā)現(xiàn)三七多糖顯著延長了秀麗隱桿線蟲的壽命，使野生型線蟲的平均壽命延長了21%。進一步研究發(fā)現(xiàn)，多糖處理組的秀麗隱桿線蟲SOD、CAT 活性升高，MDA 水平的脂質(zhì)過氧化降低。這可能與多糖處理延長秀麗隱桿線蟲壽命有關(guān)，提示三七多糖可能具有延緩衰老的潛力。

綜上所述，SOD 與CAT 在皮膚衰老中存在作用，但具體通路尚不明確，需要更深入研究探討三七多糖處理對皮膚SOD、CAT 活性的影響及相關(guān)通路。

3 抗光老化

紫外線（UV） 輻射是引起皮膚光老化最重要的外源性因素［27-28］，中波紫外線（UVB） 可穿透皮膚表皮層，而長波紫外線（UVA） 可以穿透真皮層，損傷皮膚結(jié)構(gòu)［29］。UVA 比UVB 穿透性更強，UVA 可以使皮膚中的膠原蛋白變性，膠原蛋白是真皮細胞外基質(zhì)的重要組成部分，膠原蛋白的破壞是光老化的標志，長此以往導致皮膚彈性降低，皮膚松弛，形成皺紋［30］。而UVB 誘導的ROS 產(chǎn)生導致絲裂原活化蛋白激酶（MAPK） 信號傳導激活，引起下游轉(zhuǎn)錄因子活化蛋白1 （AP-1） 過度表達。MAPK 和AP-1 的磷酸化上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs） 蛋白表達［31］。

MMP 會促進細胞外基質(zhì)蛋白，包括膠原蛋白、纖維連接蛋白、彈性蛋白、蛋白多糖的降解，同時抑制新的膠原的合成。皮膚受到紫外線輻射后MMP-1、MMP-3、MMP-9水平升高導致膠原蛋白的丟失。膠原蛋白和彈性蛋白是負責皮膚強度和彈性的蛋白質(zhì)。紫外線輻射觸發(fā)MMPs 的激活，MMPs 攻擊并降解膠原蛋白和彈性蛋白，導致皮膚光老化，抑制MMPs 是防止紫外線誘導光老化有效策略［32］。

研究發(fā)現(xiàn)，1 mg/mL 三七多糖可以減少MMP-1 的產(chǎn)生，并減少細胞中膠原蛋白和彈性蛋白的損失，促進細胞外基質(zhì)中結(jié)構(gòu)相關(guān)蛋白的表達，發(fā)揮保護作用［20］，提示三七多糖有助于修復(fù)皮膚光老化，但其相關(guān)靶點及信號通路尚不明確，有待進一步研究。

4 保濕

皮膚角質(zhì)層的屏障功能可以防止外來物質(zhì)的進入和內(nèi)部物質(zhì)（包括水） 的損失。干燥癥是皮膚屏障功能異常，角質(zhì)層含水量降低的結(jié)果，導致角質(zhì)層細胞異常脫落［33］。角質(zhì)層的含水量應(yīng)大于10%，含水量在20% ～30%之間的角質(zhì)層具備正常的柔軟和柔韌性［34］。化妝品通過閉塞性、濕潤性、親水性、光保護這4 種基本的保濕機制提高皮膚含水量，從而維護或修復(fù)皮膚屏障［35］。

三七多糖復(fù)雜的糖結(jié)構(gòu)決定了其生物活性的多樣性。近年來，研究人員通過不同方法提取了三七中的多種多糖成分。Gao 等［36］從三七中分離得到4 種三七多糖PF3111、PF3112、PBGA11、PBGA12。Zhu 等［37］對三七進行了不間斷提取，結(jié)果顯示三七多糖中含有果膠多糖、非纖維素多糖、纖維素。Wu 等［10］從三七中分離到一種阿拉伯葡糖半乳聚糖。宮德瀛等［38］用熱水回流法分離到PNF Ⅰ、PNFⅡ、PNF Ⅲ。這些多糖組分都鏈接著大量的親水性羥基，其強吸水性及極性基團可與水分子形成氫鍵結(jié)合大量的水分，為皮膚補水。研究顯示，三七粗多糖、中性多糖、酸性多糖都具有吸濕和保濕性能，其中以酸性多糖吸濕、保濕性能最強［39］。此外，三七多糖不僅可以促進膠原蛋白和彈性蛋白的合成，而且可以通過維持細胞結(jié)構(gòu)、防止細胞損傷的光保護作用［20，22，40］為皮膚保濕。

5 免疫調(diào)節(jié)

皮膚既是物理屏障，又是免疫器官，通過先天和后天免疫機制不斷抵抗微生物和其他有害環(huán)境因子的侵襲［41-42］，含有豐富多樣的免疫細胞，包括巨噬細胞、肥大細胞、自然殺傷細胞、淋巴細胞、T 細胞、樹突狀細胞。角質(zhì)形成細胞、朗格漢斯細胞和記憶T 細胞分布于表皮層，樹突狀細胞亞群1 和亞群2 分布于真皮層［43］。在穩(wěn)態(tài)條件下，角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生Toll 樣受體、細胞因子和趨化因子，這些因子啟動信號級聯(lián)以維持免疫耐受［41］。未成熟抗原遞呈樹突狀細胞具有較強的遷移能力，它們不斷采集無害的環(huán)境蛋白和自身抗原，并將其運輸給區(qū)域性朗格漢斯細胞，以促進外周的耐受性［44］。當未成熟的樹突狀細胞檢測到炎癥信號時，皮膚就會從耐受性轉(zhuǎn)變?yōu)槊庖咴誀顟B(tài)，成熟的樹突狀細胞可轉(zhuǎn)移到淋巴結(jié)，并促進新的記憶T 細胞克隆的激活和分化［45-46］。成熟樹突狀細胞在細胞質(zhì)膜上高表達的主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ類分子（MHC Ⅱ），賦予了充分的抗原提呈能力和強大的T 細胞刺激能力［44］。

在三七多糖的動物實驗中發(fā)現(xiàn)，三七多糖可以提高淋巴細胞的轉(zhuǎn)化能力，而且巨噬細胞對雞紅細胞的吞噬率也明顯高于對照，提示三七多糖可以提高小鼠的細胞免疫和體液免疫功能［47］。通過可溶性微針技術(shù)進行三七多糖的給藥，進入皮膚后的三七多糖可以激活皮膚樹突狀細胞成熟，誘發(fā)成熟樹突狀細胞啟動的T 細胞經(jīng)皮免疫應(yīng)答，CD4＋和CD8＋T 細胞比例增加； 樹突狀細胞CD40、CD80、CD86、MHC Ⅱ表達升高； 激活的樹突狀細胞有效遷移到耳廓引流的淋巴結(jié)，淋巴結(jié)分泌的免疫炎性細胞因子白介素-2、腫瘤壞死因子-α、干擾素-γ 水平升高［48］。綜上所述，三七多糖在免疫調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著不可忽視的作用，經(jīng)皮滲透的三七多糖可以有效地誘導和調(diào)節(jié)經(jīng)皮免疫反應(yīng)，在皮膚健康免疫源性耐受性平衡方面發(fā)揮了重要的作用。

6 結(jié)語與展望

三七多糖在皮膚抗氧化、抗衰老、防止紫外線誘導光老化、保濕、免疫調(diào)節(jié)等方面有著積極作用，可能與TGFβ/Smad 信號通路、Nrf2/AREx 信號通路、MAPK 信號通路等密切相關(guān)。三七多糖將來會在皮膚健康養(yǎng)護方面發(fā)揮重要作用。目前，有關(guān)三七多糖參與皮膚生理病理過程的相關(guān)靶點及信號通路研究較少，需要更深入闡明三七多糖對皮膚的保護作用機制，加強研發(fā)以盡早應(yīng)用于臨床。