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抗污染護膚品如何體外評價？
點擊次數：201 發布時間：2021/1/22 12:01:40
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隨著環境污染、尤其是空氣污染加重，皮膚作為*外層的屏障首當其沖。人們希望能夠通過美容護膚產品對皮膚起到一定的防護作用，抗污染化妝品就應運而生。
本文將從污染物對皮膚的危害、化妝品抗污染方向及抗污染化妝品功效評價等三個方面來進行敘述。
01
污染物對皮膚的危害
02
PM2.5對皮膚的危害
01 產生氧化應激反應
氧化應激反應即是自由基在體內產生的一種副作用，空氣污染物如PM2.5就能夠介導活性氧 ROS 的產生。自由基作用于脂質、蛋白質和DNA，引起膜脂質過氧化、蛋白質氧化或水解、誘導或抑制蛋白酶活性和DNA損傷，從而誘導細胞凋亡。
而與PM2.5相關的自由基主要有三個來源：
①顆粒物本身：PM中的自由基含量豐富并能存在較長時間，將含有自由基的PM作用于人細胞和噬菌體的DNA，可檢測到DNA損傷，可能與PM上的自由基有關；
②顆粒物上所吸附的成分：如過渡金屬鐵和銅等，進入人體后可在局部釋放出濃度較高的轉運金屬離子，產生大量自由基。此外，由于PM2.5比表面積大，具有特殊的表面化學特征，亦能產生自由基，從而造成氧化損傷。研究發現，如果使用金屬螯合劑和自由基清除劑進行預處理，顆粒物的損傷效應能在很大程度上得到抑制；
③炎癥細胞：顆粒物的一些成分作為抗原，也可引起機體的免疫反應，在巨噬細胞吞噬過程中，消耗大量氧，使細胞外生成大量活性氧，從而使細胞內氧化還原反應失去平衡，在短時間內產生大量自由基。
02 破壞皮膚屏障
研究表明，PM2.5能夠影響到屏障、保濕相關的 Caspase14等和皮膚屏障功能以及皮膚結構功能相關的基因表達，從而削弱皮膚的屏障功能，甚至導致肌膚日益敏感。相應的，當皮膚屏障功能下降時，外界各類污染因素也更易引發肌膚敏感，并伴隨細紋、松弛、色斑等老化跡象。
并且長期空氣污染環境能夠增加敏感皮膚發生率，誘發皮膚濕疹甚至皮炎。生活在空氣污染嚴重環境下的人群皮膚紅斑指數、皮膚劃痕現象發生率和過敏性蕁麻疹發病率均顯著高于正常環境。有研究數據顯示，北京敏感皮膚比例已經達到 17.12%，并且敏感皮膚呈現低齡化趨勢。
Kangmo Ahn等研究了空氣污染物與特應性皮炎的關系，特應性皮炎的發病與屏障功能受損密切相關，而包括PM在內的空氣污染物都可能通過破壞屏障從而引起特應性皮炎。
圖2 暴露于空氣污染物影響AD發展的可能機制
（Ahn, Kangmo. The role of air pollutants in atopic dermatitis, 2014）
03 誘導炎癥級聯反應
前面提到，顆粒物的一些成分可能作為抗原引起機體的免疫反應，已有研究發現，暴露于空氣污染物能顯著上調角質細胞中基因的表達，其中就包括細胞因子 IL - 6、IL - 8和細胞色素CYP1A1、CYP1A2、CYP1B1等。細胞因子主要參與炎癥反應和免疫調節，輕微的慢性炎癥就會造成肌膚的老化。
04 攜帶多環芳烴化合物
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——多環芳烴化合物（PAHs）。它可以誘發產生活性氧，進而氧化損傷DNA，激活信號轉導途徑，引起細胞突變。且PM2.5中所含的PAHs具有高度親脂性，容易進入皮膚。Magnani等把重建的人表皮模型暴露在PM中，發現PM能夠滲透進皮膚。
吸附于 PM2.5 上的 PAHs 進入皮膚后，能和芳香烴受體（AhR）結合形成毒性復合物PAH - AhR，它能穿透細胞核，并在細胞核內誘導CYP1A1、金屬基質蛋白酶MMP - 1、α- MSH的前體POMC以及炎癥因子Cytocines的表達，從而引發氧化應激、膠原降解、色斑、炎癥等一系列肌膚問題干擾染色體的生理活動，制造出多種雜蛋白，引起皮膚癌、炎癥、過敏，它還能啟動與皮膚老化有關的基因表達，導致肌膚衰老。
圖3 AhR的作用機理
03
抗污染化妝品評價方法
01 以香煙煙霧分析模型（CES）為誘導條件評價
以抽真空的方式讓香煙煙霧提取物穿過30 mL已消毒的磷酸鹽緩沖液，來制備香煙煙霧溶液（CSS）。試驗時將人類真皮成纖維原細胞（NHDF）或表皮角質化細胞（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。測試結束后，可采用多種方法對活性物的抗污染機理進行研究。
劉珊等研究了維生素C對香煙煙霧氧化應激作用的影響，發現CSS作用細胞DNA損傷增強， 而維生素C干預能顯著降低 DNA 損傷和ROS水平，增加抗氧化酶SOD的活性。
以測定DNA損傷水平為例：如下圖，利用彗星試驗檢測，通過對細胞彗星尾長的計算評估CSS和維生素C對細胞DNA的損傷或降低損傷作用。
圖4 VC 對 CSS作用細胞彗星尾長改變的影響
（劉珊等. 維生素C對香煙煙霧的氧化應激作用的影響,2004,）
因此如果活性物或產品能夠抑制CSS的氧化應激反應，則可以判定，活性物具有抗污染的功效。
02 以苯并芘（BaP）為誘導條件評價
苯并芘（BaP）是多環芳烴的代表性物質，它存在于汽車廢氣、香煙、廚房油煙等煙氣中。它會間接導致肌膚炎癥，加速肌膚老化，還會造成無法修復的DNA損傷。因此，可逆地阻止BaP與AhR的結合是抗污染的一條有效途徑。
以苯并芘為誘導條件時，我們可以通過測定ROS含量、炎癥因子含量、線粒體膜電位變化和AhR相關基因變化來評價抗污染化妝品或活性物的功效。
基于角質形成細胞的功效評價
以測定AhR相關基因變化為例：
為了證明活性物的上述功效，可將角質形成細胞分為三組，試驗組用一定濃度活性物培養，對照組不作處理，然后用BaP溶液處理兩組細胞，采用qRT - PCR或RNA-seq測量AhR基因表達量，通過對比其表達的降低程度，評價產品或活性物對BaP的解毒功效。
基于3D表皮模型的功效評價
我們同樣也可以利用3D表皮模型來進行評價：
用BaP連續刺激后，連續使用活性物進行處理，通過檢測其組織活力、觀察其組織形態等指標，來評價產品或活性物的抗污染功效。
如下圖，為對照組與經過BaP處理之后的組織H&E染色，可以清楚看出，相較于對照組，用BaP處理后的表皮模型角質層明顯增厚，基底層細胞不再呈柱狀分布，即說明，BaP對皮膚組織有較強的損傷作用。
圖5 基于3D表皮模型評價抗污染功效（博溪生物）
將產品或活性物涂抹在表皮模型后，對同樣的指標進行測試和觀察，若與BaP損傷后的模型相比有明顯的改善，則可說明產品或活性物具有抗污染的功效。
圖6 產品/活性物給藥（博溪生物）
如何評估化妝品的抗污染功效就介紹到這里，若有疑問或相關業務請聯系小助手。
參考文獻
原創作者：廣東博溪生物科技有限公司
