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抗污染護(hù)膚品如何體外評(píng)價(jià)？
點(diǎn)擊次數(shù)：199 發(fā)布時(shí)間：2021/1/22 12:01:40
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隨著環(huán)境污染、尤其是空氣污染加重，皮膚作為*外層的屏障首當(dāng)其沖。人們希望能夠通過(guò)美容護(hù)膚產(chǎn)品對(duì)皮膚起到一定的防護(hù)作用，抗污染化妝品就應(yīng)運(yùn)而生。
本文將從污染物對(duì)皮膚的危害、化妝品抗污染方向及抗污染化妝品功效評(píng)價(jià)等三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行敘述。
01
污染物對(duì)皮膚的危害
02
PM2.5對(duì)皮膚的危害
01 產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)
氧化應(yīng)激反應(yīng)即是自由基在體內(nèi)產(chǎn)生的一種副作用，空氣污染物如PM2.5就能夠介導(dǎo)活性氧 ROS 的產(chǎn)生。自由基作用于脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA，引起膜脂質(zhì)過(guò)氧化、蛋白質(zhì)氧化或水解、誘導(dǎo)或抑制蛋白酶活性和DNA損傷，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。
而與PM2.5相關(guān)的自由基主要有三個(gè)來(lái)源：
①顆粒物本身：PM中的自由基含量豐富并能存在較長(zhǎng)時(shí)間，將含有自由基的PM作用于人細(xì)胞和噬菌體的DNA，可檢測(cè)到DNA損傷，可能與PM上的自由基有關(guān)；
②顆粒物上所吸附的成分：如過(guò)渡金屬鐵和銅等，進(jìn)入人體后可在局部釋放出濃度較高的轉(zhuǎn)運(yùn)金屬離子，產(chǎn)生大量自由基。此外，由于PM2.5比表面積大，具有特殊的表面化學(xué)特征，亦能產(chǎn)生自由基，從而造成氧化損傷。研究發(fā)現(xiàn)，如果使用金屬螯合劑和自由基清除劑進(jìn)行預(yù)處理，顆粒物的損傷效應(yīng)能在很大程度上得到抑制；
③炎癥細(xì)胞：顆粒物的一些成分作為抗原，也可引起機(jī)體的免疫反應(yīng)，在巨噬細(xì)胞吞噬過(guò)程中，消耗大量氧，使細(xì)胞外生成大量活性氧，從而使細(xì)胞內(nèi)氧化還原反應(yīng)失去平衡，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量自由基。
02 破壞皮膚屏障
研究表明，PM2.5能夠影響到屏障、保濕相關(guān)的 Caspase14等和皮膚屏障功能以及皮膚結(jié)構(gòu)功能相關(guān)的基因表達(dá)，從而削弱皮膚的屏障功能，甚至導(dǎo)致肌膚日益敏感。相應(yīng)的，當(dāng)皮膚屏障功能下降時(shí)，外界各類污染因素也更易引發(fā)肌膚敏感，并伴隨細(xì)紋、松弛、色斑等老化跡象。
并且長(zhǎng)期空氣污染環(huán)境能夠增加敏感皮膚發(fā)生率，誘發(fā)皮膚濕疹甚至皮炎。生活在空氣污染嚴(yán)重環(huán)境下的人群皮膚紅斑指數(shù)、皮膚劃痕現(xiàn)象發(fā)生率和過(guò)敏性蕁麻疹發(fā)病率均顯著高于正常環(huán)境。有研究數(shù)據(jù)顯示，北京敏感皮膚比例已經(jīng)達(dá)到 17.12%，并且敏感皮膚呈現(xiàn)低齡化趨勢(shì)。
Kangmo Ahn等研究了空氣污染物與特應(yīng)性皮炎的關(guān)系，特應(yīng)性皮炎的發(fā)病與屏障功能受損密切相關(guān)，而包括PM在內(nèi)的空氣污染物都可能通過(guò)破壞屏障從而引起特應(yīng)性皮炎。
圖2 暴露于空氣污染物影響AD發(fā)展的可能機(jī)制
（Ahn, Kangmo. The role of air pollutants in atopic dermatitis, 2014）
03 誘導(dǎo)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)
前面提到，顆粒物的一些成分可能作為抗原引起機(jī)體的免疫反應(yīng)，已有研究發(fā)現(xiàn)，暴露于空氣污染物能顯著上調(diào)角質(zhì)細(xì)胞中基因的表達(dá)，其中就包括細(xì)胞因子 IL - 6、IL - 8和細(xì)胞色素CYP1A1、CYP1A2、CYP1B1等。細(xì)胞因子主要參與炎癥反應(yīng)和免疫調(diào)節(jié)，輕微的慢性炎癥就會(huì)造成肌膚的老化。
04 攜帶多環(huán)芳烴化合物
PM2.5顆粒上附著的，除了金屬鐵、銅之外還有一類非常重要的物質(zhì)——多環(huán)芳烴化合物（PAHs）。它可以誘發(fā)產(chǎn)生活性氧，進(jìn)而氧化損傷DNA，激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，引起細(xì)胞突變。且PM2.5中所含的PAHs具有高度親脂性，容易進(jìn)入皮膚。Magnani等把重建的人表皮模型暴露在PM中，發(fā)現(xiàn)PM能夠滲透進(jìn)皮膚。
吸附于 PM2.5 上的 PAHs 進(jìn)入皮膚后，能和芳香烴受體（AhR）結(jié)合形成毒性復(fù)合物PAH - AhR，它能穿透細(xì)胞核，并在細(xì)胞核內(nèi)誘導(dǎo)CYP1A1、金屬基質(zhì)蛋白酶MMP - 1、α- MSH的前體POMC以及炎癥因子Cytocines的表達(dá)，從而引發(fā)氧化應(yīng)激、膠原降解、色斑、炎癥等一系列肌膚問(wèn)題干擾染色體的生理活動(dòng)，制造出多種雜蛋白，引起皮膚癌、炎癥、過(guò)敏，它還能啟動(dòng)與皮膚老化有關(guān)的基因表達(dá)，導(dǎo)致肌膚衰老。
圖3 AhR的作用機(jī)理
03
抗污染化妝品評(píng)價(jià)方法
01 以香煙煙霧分析模型（CES）為誘導(dǎo)條件評(píng)價(jià)
以抽真空的方式讓香煙煙霧提取物穿過(guò)30 mL已消毒的磷酸鹽緩沖液，來(lái)制備香煙煙霧溶液（CSS）。試驗(yàn)時(shí)將人類真皮成纖維原細(xì)胞（NHDF）或表皮角質(zhì)化細(xì)胞（NHEK）放入香煙煙霧溶液，或含有一定濃度活性物的香煙煙霧溶液中培養(yǎng)。測(cè)試結(jié)束后，可采用多種方法對(duì)活性物的抗污染機(jī)理進(jìn)行研究。
劉珊等研究了維生素C對(duì)香煙煙霧氧化應(yīng)激作用的影響，發(fā)現(xiàn)CSS作用細(xì)胞DNA損傷增強(qiáng)， 而維生素C干預(yù)能顯著降低 DNA 損傷和ROS水平，增加抗氧化酶SOD的活性。
以測(cè)定DNA損傷水平為例：如下圖，利用彗星試驗(yàn)檢測(cè)，通過(guò)對(duì)細(xì)胞彗星尾長(zhǎng)的計(jì)算評(píng)估CSS和維生素C對(duì)細(xì)胞DNA的損傷或降低損傷作用。
圖4 VC 對(duì) CSS作用細(xì)胞彗星尾長(zhǎng)改變的影響
（劉珊等. 維生素C對(duì)香煙煙霧的氧化應(yīng)激作用的影響,2004,）
因此如果活性物或產(chǎn)品能夠抑制CSS的氧化應(yīng)激反應(yīng)，則可以判定，活性物具有抗污染的功效。
02 以苯并芘（BaP）為誘導(dǎo)條件評(píng)價(jià)
苯并芘（BaP）是多環(huán)芳烴的代表性物質(zhì)，它存在于汽車廢氣、香煙、廚房油煙等煙氣中。它會(huì)間接導(dǎo)致肌膚炎癥，加速肌膚老化，還會(huì)造成無(wú)法修復(fù)的DNA損傷。因此，可逆地阻止BaP與AhR的結(jié)合是抗污染的一條有效途徑。
以苯并芘為誘導(dǎo)條件時(shí)，我們可以通過(guò)測(cè)定ROS含量、炎癥因子含量、線粒體膜電位變化和AhR相關(guān)基因變化來(lái)評(píng)價(jià)抗污染化妝品或活性物的功效。
基于角質(zhì)形成細(xì)胞的功效評(píng)價(jià)
以測(cè)定AhR相關(guān)基因變化為例：
為了證明活性物的上述功效，可將角質(zhì)形成細(xì)胞分為三組，試驗(yàn)組用一定濃度活性物培養(yǎng)，對(duì)照組不作處理，然后用BaP溶液處理兩組細(xì)胞，采用qRT - PCR或RNA-seq測(cè)量AhR基因表達(dá)量，通過(guò)對(duì)比其表達(dá)的降低程度，評(píng)價(jià)產(chǎn)品或活性物對(duì)BaP的解毒功效。
基于3D表皮模型的功效評(píng)價(jià)
我們同樣也可以利用3D表皮模型來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)：
用BaP連續(xù)刺激后，連續(xù)使用活性物進(jìn)行處理，通過(guò)檢測(cè)其組織活力、觀察其組織形態(tài)等指標(biāo)，來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品或活性物的抗污染功效。
如下圖，為對(duì)照組與經(jīng)過(guò)BaP處理之后的組織H&E染色，可以清楚看出，相較于對(duì)照組，用BaP處理后的表皮模型角質(zhì)層明顯增厚，基底層細(xì)胞不再呈柱狀分布，即說(shuō)明，BaP對(duì)皮膚組織有較強(qiáng)的損傷作用。
圖5 基于3D表皮模型評(píng)價(jià)抗污染功效（博溪生物）
將產(chǎn)品或活性物涂抹在表皮模型后，對(duì)同樣的指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試和觀察，若與BaP損傷后的模型相比有明顯的改善，則可說(shuō)明產(chǎn)品或活性物具有抗污染的功效。
圖6 產(chǎn)品/活性物給藥（博溪生物）
如何評(píng)估化妝品的抗污染功效就介紹到這里，若有疑問(wèn)或相關(guān)業(yè)務(wù)請(qǐng)聯(lián)系小助手。
參考文獻(xiàn)
原創(chuàng)作者：廣東博溪生物科技有限公司
