化妝品抗衰成分及作用機(jī)制研究進(jìn)展·外源性環(huán)境衰老篇

皮膚衰老是內(nèi)源性（基因調(diào)控、代謝衰退）與外源性（紫外線、污染、氧化應(yīng)激）因素共同作用的結(jié)果。傳統(tǒng)抗衰策略多依賴單一成分（如視黃醇、維生素C）的直接補(bǔ)充，但近年來(lái)，外源性活性成分的系統(tǒng)性調(diào)控成為研究熱點(diǎn)。外源性抗衰機(jī)制的核心在于通過(guò)干預(yù)細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）動(dòng)態(tài)平衡、抗氧化防御及炎癥調(diào)控三大路徑，實(shí)現(xiàn)皮膚結(jié)構(gòu)與功能的整體修復(fù)。細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）作為第13大衰老標(biāo)志物，其衰退直接導(dǎo)致皮膚松弛、皺紋形成，而外源性成分可通過(guò)促進(jìn)膠原合成、抑制基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）活性等方式維持其穩(wěn)態(tài)。同時(shí)，氧化應(yīng)激是外源性衰老的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，外源性抗氧化成分通過(guò)增強(qiáng)內(nèi)源性防御系統(tǒng)，減少自由基對(duì)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及DNA的損傷。此外，慢性低度炎癥會(huì)加速皮膚老化，外源性抗炎成分通過(guò)調(diào)控免疫反應(yīng)和細(xì)胞信號(hào)通路，減輕炎癥對(duì)皮膚屏障的破壞。本文主要從外源性環(huán)境衰老的角度出發(fā)，就當(dāng)前有關(guān)皮膚衰老的主要機(jī)制和相應(yīng)對(duì)策進(jìn)行闡述，以期為多機(jī)制抗衰老化妝品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供參考。

Part1

外源性衰老機(jī)制及相應(yīng)抗衰活性成分

皮膚的外在衰老是由一些可控因素造成的，并以不同程度的強(qiáng)度發(fā)生。皮膚衰老的外源性因素包括：①吸煙：吸煙負(fù)荷與皺紋的出現(xiàn)和強(qiáng)度之間存在平衡關(guān)系。吸煙會(huì)引起多種有害的皮膚變化，如皮膚彈性降低、毛細(xì)血管擴(kuò)張和毛細(xì)血管中的血流降低，從而導(dǎo)致皮膚組織中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏[1]。吸煙也會(huì)破壞真皮層中的膠原蛋白和彈性纖維，使皮膚更松弛、變硬且彈性降低。吸煙產(chǎn)生的尼古丁、一氧化碳和其他有毒物質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致皮膚血管收縮和缺氧，進(jìn)一步導(dǎo)致皮膚過(guò)早衰老[2]。②生活方式：一些不良的生活方式可加速端粒縮短，確保健康的生活方式對(duì)于減少端粒縮短，從而減緩皮膚衰老過(guò)程至關(guān)重要[3]。③光老化[4]：DNA光損傷和紫外線（UV）產(chǎn)生的活性氧（ROS）會(huì)導(dǎo)致慢性皮膚光損傷，皮膚皺紋和色素變化與過(guò)早的光老化直接相關(guān)。④環(huán)境條件：皮膚中蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的形成和組成受環(huán)境溫度的影響；高溫會(huì)導(dǎo)致皮膚的水分蒸發(fā)，而低溫可減少皮膚水分的損失。另外，空氣中的水分含量對(duì)皮膚衰老也有一定的影響。

其中紫外線輻射是導(dǎo)致皮膚過(guò)早衰老的主要因素，導(dǎo)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(guò)多產(chǎn)生，皮膚發(fā)生氧化應(yīng)激、脂質(zhì)過(guò)氧化、DNA損傷，并激活參與膠原蛋白降解和炎癥因子調(diào)節(jié)的信號(hào)通路。因此，需要調(diào)控皮膚光老化的主要信號(hào)通路，來(lái)延緩皮膚衰老。然而延緩皮膚光老化的主要信號(hào)通路為以下五種：TGF-β1/Smad信號(hào)通路、NF-κB信號(hào)通路、Nrf2/ARE信號(hào)通路、MAPK信號(hào)通路和AMPK/mTOR信號(hào)通路。

1.1經(jīng)TGF-β1/Smad信號(hào)通路，下調(diào)Smad7的表達(dá)以減緩皮膚光老化

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1（TGF-β1）是一個(gè)多功能的細(xì)胞因子超家族，調(diào)節(jié)多種細(xì)胞活動(dòng)，如分化、增殖、血管生成和細(xì)胞外結(jié)締組織的生物合成等，I型膠原是真皮細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的主要結(jié)構(gòu)蛋白，I型膠原前體（稱為I型前膠原）的合成受轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1（TGF-β1）活性的影響。在成纖維細(xì)胞中，TGF-β1通過(guò)Smad途徑調(diào)節(jié)膠原蛋白的產(chǎn)生。當(dāng)被激活時(shí)，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1（TGF-β1）首先與其特定的受體復(fù)合物[包括TGF-βtype1（TβRI）和TGF-βtypeII（TβRII）受體]結(jié)合在細(xì)胞表面發(fā)揮其活性。TβRII受體通過(guò)磷酸化激活TβRI受體，TβRI受體磷酸化Smad蛋白的一個(gè)亞群Smad2/3，磷酸化的Smad蛋白與調(diào)節(jié)I型膠原合成的轉(zhuǎn)錄因子Smad4形成異多聚體，Smad4轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核，從而發(fā)揮促進(jìn)膠原蛋白生成的作用。Smad7是該途徑中的負(fù)調(diào)控因子，與TβRI相互作用，阻止Smad2/3復(fù)合體的激活，從而抑制真皮成纖維細(xì)胞I型前膠原的產(chǎn)生，進(jìn)而影響I型膠原蛋白的生成，紫外線輻射即是通過(guò)上調(diào)Smad7的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)TGF-β1/Smad通路信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)抑制I型膠原蛋白的生成。

1.2經(jīng)NF-κB信號(hào)通路，抑制炎癥反應(yīng)并減緩皮膚光老化

NF-κB信號(hào)通路可通過(guò)特異性受體被多種刺激激活，包括模式識(shí)別受體（PRRs）、TNF受體超家族成員（TNFRs）、T細(xì)胞受體（TCR）、B細(xì)胞受體（BCR）以及炎癥因子如TNF-α和IL-1β，這些刺激均可以由活性氧（ROS）觸發(fā)。NF-κB家族轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物由NF-κB家族成員p50、p52、p65（ReIA）、ReIB和c-Rel形成的同源或異源二聚體組成。在細(xì)胞質(zhì)中，NF-κB通常通過(guò)與kappaB的抑制劑（IκB或IκBa）結(jié)合在一起而失活，其激活的主要機(jī)制是通過(guò)多亞基IκB激酶（IKK）復(fù)合物對(duì)IκB進(jìn)行泛素化。該IKK復(fù)合物由2個(gè)催化亞基IKKa和IKKβ以及一個(gè)調(diào)控亞基IKKγ組成。IκB被泛素化后，NFκB蛋白轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，并調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)中涉及的多功能細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄，如TNF-a、IL-6、IL-8和IL-1β。在角質(zhì)形成細(xì)胞中，NF-κB途徑還誘導(dǎo)環(huán)氧化酶-2（COX-2）的表達(dá)，導(dǎo)致皮膚炎癥。它還誘導(dǎo)一氧化氮合酶（iNOS）的表達(dá)，一氧化氮合酶可以合成炎癥介質(zhì)一氧化氮（NO），進(jìn)而引發(fā)炎癥。

1.3經(jīng)Nrf2/ARE信號(hào)通路，抑制氧化應(yīng)激損傷減緩皮膚光老化

活性氧（ROS）在皮膚細(xì)胞中不斷產(chǎn)生，但會(huì)持續(xù)被抗氧化劑（如抗壞血酸、多酚）和內(nèi)源性酶抗氧化劑中和，這些構(gòu)成人體防御系統(tǒng)的抗氧化分子在不同情形下發(fā)揮對(duì)應(yīng)的作用。第一級(jí)防御是抗氧化劑，它能高效地中和自由基，最重要的抗氧化酶是過(guò)氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSPH-Px）和超氧化物歧化酶（SOD），它們分別將過(guò)氧化氫、氫過(guò)氧化物和歧化酶超氧化物自由基分解成無(wú)害的分子。然而，高水平UVA和UVB會(huì)增加活性氧（ROS）的產(chǎn)生，超過(guò)酶抗氧化能力，導(dǎo)致氧化應(yīng)激和內(nèi)源性抗氧化劑的消耗。

此時(shí)，第二級(jí)防御會(huì)啟動(dòng)，一些轉(zhuǎn)錄因子被激活并調(diào)節(jié)細(xì)胞保護(hù)基因以改善氧化應(yīng)激。許多細(xì)胞保護(hù)蛋白包括血紅素加氧酶1（HO-1）和谷胱甘肽合成酶受核紅細(xì)胞2相關(guān)因子2（Nrf2）調(diào)控，它們是抗氧化反應(yīng)的主要轉(zhuǎn)激活因子和調(diào)節(jié)劑。

在正常條件下，Nrf2在細(xì)胞質(zhì)中被Keap1介導(dǎo)的泛素化和蛋白酶體降解而失活。在氧化應(yīng)激過(guò)程中，外源刺激會(huì)削弱Keap1-Nrf2的相互作用或通過(guò)Keap1的氧化修飾將Nrf2從Keap1中激活并釋放，被釋放的Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核，并與一個(gè)sMaf蛋白相互作用，形成異二聚體，與Nrf2靶基因啟動(dòng)子中的抗氧化反應(yīng)元件（ARE）結(jié)合。ARE是一個(gè)順式作用的增強(qiáng)子序列，在轉(zhuǎn)錄上調(diào)節(jié)參與細(xì)胞保護(hù)適應(yīng)性反應(yīng)的基因，其特征是抗氧化酶的上調(diào)和氧化損傷的消除。Nrf2蛋白在皮膚中的正確功能對(duì)于防止氧化應(yīng)激和光老化非常重要。Nrf2/ARE途徑的激活也在真皮細(xì)胞和活體小鼠模型中觀察到，通過(guò)上調(diào)HO-1的活性，這種抗氧化酶產(chǎn)生一種內(nèi)源性的強(qiáng)抗氧化劑膽紅素，可以降低細(xì)胞內(nèi)的活性氧（ROS）。

1.4經(jīng)MAPKs信號(hào)通路，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）減緩皮膚光老化

MAPK在轉(zhuǎn)導(dǎo)從細(xì)胞膜到細(xì)胞核的生物信號(hào)中起著重要作用。MAPK由3個(gè)亞組組成：MAPK、MAPK激酶（MAP2K或MAPKK）和MAP2K激酶（MAP3K或MAPKKK）。每個(gè)亞組通過(guò)連續(xù)的磷酸化被激活，從MAP3Ks開(kāi)始，MAP3Ks磷酸化并激活MAP2Ks，MAP2Ks反過(guò)來(lái)磷酸化并激活MAPK。

哺乳動(dòng)物細(xì)胞中主要有3組MAPK激酶：細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶ERK1/2、c-Jun氨基末端蛋白激酶JNKs和p38MAP激酶。MAPK通路可以調(diào)節(jié)激活蛋白1（AP1）轉(zhuǎn)錄因子，AP1是一種由c-Fos和c-Jun組成的異源二聚體，它調(diào)節(jié)皮膚細(xì)胞外基質(zhì)中的基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）。ERK和JNK通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子AP-1激活基質(zhì)金屬蛋白酶-1（MMP-1）啟動(dòng)子參與MMP-1的表達(dá)。

基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）是鋅依賴的蛋白酶，可降解ECM蛋白。它包括彈性蛋白酶、膠原酶和透明質(zhì)酸酶等蛋白水解酶，人體內(nèi)有23種不同類型的基質(zhì)金屬蛋白酶，但在皮膚老化方面，MMP-1發(fā)揮著重要作用。膠原蛋白是MMP-1的主要底物，MMP-1的增加會(huì)導(dǎo)致膠原蛋白的斷裂，可能下調(diào)皮膚成纖維細(xì)胞中前膠原的合成。長(zhǎng)時(shí)間暴露于UVB會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激和活性氧（ROS）的產(chǎn)生，從而刺激多種細(xì)胞表面受體，包括絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）級(jí)聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）的分泌和膠原蛋白降解。

1.5經(jīng)AMPK/mTOR信號(hào)通路，調(diào)節(jié)自噬修復(fù)DNA損傷減緩皮膚光老化

自噬在皮膚光老化導(dǎo)致的應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮復(fù)雜的調(diào)節(jié)作用。紫外線照射引起的活性氧（ROS）水平升高會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、脂類以及DNA損傷增加，細(xì)胞內(nèi)自噬水平的變化可以使細(xì)胞適應(yīng)氧化應(yīng)激帶來(lái)的損傷，自噬不僅能夠降低紫外線對(duì)細(xì)胞核的損傷來(lái)維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性，同時(shí)還能修復(fù)損傷的DNA。即細(xì)胞受到損傷時(shí)，自噬是一種應(yīng)激反應(yīng)，可以消除光老化皮膚細(xì)胞內(nèi)損傷的細(xì)胞器，減少光老化產(chǎn)生的活性氧（ROS），進(jìn)而延緩光老化進(jìn)程[18]。但自噬的保護(hù)作用是有限的，重復(fù)的紫外線照射會(huì)干擾自噬過(guò)程。當(dāng)紫外線損傷累積時(shí)，細(xì)胞生理功能嚴(yán)重下降，細(xì)胞對(duì)外部刺激沒(méi)有有效反應(yīng)，無(wú)法維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。此時(shí)，自噬在細(xì)胞中被下調(diào)，加劇其生理功能的下降，形成惡性循環(huán)。

對(duì)自噬水平進(jìn)行合理調(diào)控，不僅可以維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，還可以起到基因保護(hù)作用，是一種預(yù)防紫外線輻射造成皮膚衰老的新途徑[19]。

Part2

結(jié)論與展望

現(xiàn)代抗衰老研究在應(yīng)對(duì)外源性衰老機(jī)制方面，主要聚焦于補(bǔ)充和強(qiáng)化外源性抗衰老物質(zhì)的干預(yù)策略來(lái)彌補(bǔ)內(nèi)源性抗衰機(jī)制的缺陷。由于外源性衰老（如光老化、環(huán)境污染、氧化應(yīng)激等）涉及多通路、多層次的復(fù)雜損傷過(guò)程，單一成分往往難以全面應(yīng)對(duì)。

未來(lái)發(fā)展方向?qū)⒏鼜?qiáng)調(diào)多機(jī)制協(xié)同干預(yù)：一方面通過(guò)高通量篩選和生物技術(shù)手段，從天然物質(zhì)中發(fā)掘具有多靶點(diǎn)作用的外源性抗衰成分；另一方面利用人工合成技術(shù)定向設(shè)計(jì)復(fù)合活性物質(zhì)，結(jié)合納米載體等遞送技術(shù)提升外源成分的生物利用度。隨著皮膚衰老機(jī)制研究的深入，外源性抗衰策略將從被動(dòng)防護(hù)轉(zhuǎn)向主動(dòng)修復(fù)，通過(guò)外源性物質(zhì)與內(nèi)源性機(jī)制的協(xié)同作用，構(gòu)建更高效、更精準(zhǔn)的抗衰老解決方案。這種基于多維度干預(yù)的外源性抗衰體系，將成為抗衰老化妝品研發(fā)的核心方向。