姜 锐,孙立伟,赵大庆
(1. 北华大学化学与生物学院 吉林省中药生物技术创新中心 吉林 132013;2. 长春中医药大学附属医院中医药研究中心 长春 130021;3. 长春中医药大学中医药与生物工程研究开发中心 长春 130117)
人参美容护肤作用机制及应用研究进展*
姜 锐1,2,孙立伟1,2,赵大庆2,3**
(1. 北华大学化学与生物学院 吉林省中药生物技术创新中心 吉林 132013;2. 长春中医药大学附属医院中医药研究中心 长春 130021;3. 长春中医药大学中医药与生物工程研究开发中心 长春 130117)
人参作为中国传统的美容护肤佳品,是目前使用最为广泛的植物化妆品原料。本文结合本课题组近5年的研究工作,介绍人参在历代经典医书上的美容及治疗损容性疾病的功效,汇总了人参美容护肤活性物质及作用机制的研究,归纳总结了人参在中国化妆品中的应用现状,为人参及其化妆品产业的发展提供有力支撑。
人参 美容护肤 化妆品 应用研究
随着中国消费者采用天然草本护肤的理念逐步完善和成熟,天然植物类化妆品已经成为最受欢迎产品。人参作为中国传统的美容护肤佳品,其美白抗皱延缓衰老功效得到一致认可,并且从20世纪80年代便开始应用于化妆品中,是目前使用最为广泛的植物化妆品原料。对于人参美容护肤作用机制研究主要集中在人参皂苷抗皮肤老化及美白功效上,但仍然缺乏其功效物质及作用机制全面系统的深入研究。这便导致化妆品中所使用人参原料绝大多数为粗提物,其所含成分不明确、标准不统一、产品质量不稳定,很多化妆品公司不得不从德国、日本以及韩国等国家进口人参化妆品原料以确保成品质量,这严重限制了中国人参化妆品原料产业发展。本文结合本课题组的研究工作,就人参美容护肤功效的历史沿革、作用机制及其在护肤品中应用进展进行综述,以期促进人参及其化妆品产业的蓬勃发展。
人参作为补益保健上品,其应用于美容护肤及治疗损容性疾病的历史悠久。《神农本草经》记载人参可“主补五脏,安精神……明目,开心益智,久服轻身延年”[1]。在中国经典美容医书《千金方》、《圣济总录》和《鲁府禁方》均有含人参的美容方剂[2,3]。明代《普济方》中人参不仅用于“泽面”等美容保健,而且还用于“面皶”、“面疮”等损美性疾病治疗[4]。在清代,人参成为当时尤其是清宫最为崇尚的美容养颜佳品,如《慈禧光绪医方选议》中的“五芝地仙金髓丹”[1]。不仅如此,人参能理气补虚,是用于治疗黄褐斑的常用药之一,《张氏医通》记载“面尘脱色,为肝木失容,人参养荣汤”[5],并且一直沿用至今,在临床上具有良好的疗效[6]。
人参作为美容护肤佳品,不仅能够提高皮肤抗氧化酶活性、增加胶原蛋白含量、减少皮肤皱纹,还能保护紫外线引起角质形成细胞以及真皮成纤维细胞损伤,并且能抑制黑色素生成达到美白作用。现分别就人参抗皮肤老化以及美白功效的研究进展分别做一归纳(表1)。
2.1 人参抗皮肤老化作用机制的研究进展
皮肤老化主要分为自然老化和环境老化。自然老化主要是由于年龄增长等原因,皮肤中的成纤维细胞数目减少、功能减退,胶原蛋白多肽链间的共价交联程度增加,胶原代谢率降低,弹力纤维退化,表现为皱纹细微、无斑点、血管突显,真皮透明度增加而使皮肤发亮,皮肤变薄、松弛[7]。环境老化中最主要的是以日光紫外线长期、反复的照射所引起的光老化,主要表现为暴露部位粗糙、皱纹加深加粗、不规则性色素沉着、血管扩张、表皮角化不良和异常增殖等[8]。研究发现人参既能对抗皮肤自然老化,又能治疗光老化引起的皮肤损伤。
2.1.1 人参抗自然老化作用机制的研究进展
人体功效评价实验表明,人参化妆品可减少面部皱纹、提高皮肤含水量、降低经皮水分流失值,具有良好的抗衰老和祛皱效果[9]。研究发现,人参根提取物可增加人真皮成纤维细胞中Ⅰ型胶原蛋白(Collagen Type I,Col-I),并发现其可使Ⅰ型胶原蛋白合成关键转录因子Smad 2蛋白磷酸化水平增加,进而启动Ⅰ型胶原蛋白合酶表达[10]。内服人参总皂苷增加D-半乳糖所致衰老小鼠体内的超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)等抗氧化酶的活性,提高羟脯氨酸含量,延缓皮肤衰老[11]。人参皂苷Rb1、Rg1、Re则能显著提高人成纤维细胞增殖,增加Col-I含量,降低基质金属蛋白酶1(Matrix Metalloproteinases 1,MMP-1),改善胶原代谢[12],Rb1是与PPARδ结合而启动胶原蛋白合成酶A2(Collagen Synthetase A2,Col-1A2)表达而增加Col-I含量[13]。本课题组研究发现人参还含有具有促进成纤维细胞生长活性的功效成分,通过细胞周期蛋白A提高DNA合成期细胞的百分比,促进成纤维细胞内Ⅰ型胶原蛋白,这一研究有利于全面阐述人参抗皮肤自然老化机制。
表1 人参美容护肤活性物质及功效研究
2.1.2 人参抗光老化作用机制的研究进展
皮肤由角质层、真皮层以及皮肤下组织构成。角质层是皮肤最外面的保护层,主要是由角质形成细胞所构成。在角质形成细胞中含有大量SOD、CAT等抗氧化酶类以及MMP-1等多种细胞因子介导凋亡、老化等过程。角质层下面是真皮层,其主要含有细胞外基质蛋白,如成纤维细胞分泌的胶原蛋白、弹性蛋白使真皮层坚实有弹性,以及基质金属蛋白酶抑制剂(Tissue Inhibitors of Metalloproteinase,TIMP)、MMPs和弹性蛋白酶等信号调节分子[14]。
(1)角质形成细胞中抗光老化作用机制的研究进展
人参中的多种活性物质均对紫外线引起的角质形成细胞凋亡具有抑制作用,如红参提取物[15]、人参三醇组皂苷[16]以及Rb1[17]、Rg1[18]、CK[19]、Rg3[20]等皂苷单体。研究表明Rb1和CK[21]可加速UVB损伤角质形成细胞化产物环丁烷嘧啶二聚体清除,上调DNA光修复途径核苷酸切除修复蛋白表达促进DNA修复,Rb1、Rg1[22]则能够通过下调细胞周期调节蛋白P16、P21、P53而调节细胞周期起到抗凋亡作用。而Rb1、Rb2、Rb3、Rg3等人参皂苷还可显著提高UVB照射的角质形成细胞HaCaT中SOD、GSH等抗氧化酶活性降低活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)、NO含量,而且可降低基质金属蛋白酶-2(Matrix Metalloproteinases 2,MMP-2)表达起到抵抗光老化作用[23-26]。本课题组研究发现,人参中的多种活性组分能够通过多条途径参与抵抗角质形成细胞光老化作用,如抑制紫外线引起的角质形成细胞内黑色素转运信号通路降低光老化所引起的色素沉着,调节丝裂原激活的蛋白激酶(Mitogen Activited Protein Kinase,MAPK)信号通路抑制MMP-1表达延缓紫外线引起的胶原蛋白的降解,保护角质形成细胞内屏障损伤等。
(2)成纤维细胞中抗光老化作用机制的研究进展
与在角质形成细胞中作用相类似,Rb1、Rb2、Rg1、Rb0等人参皂苷降低UVB引起的成纤维细胞内氧化应激水平[27-30]。Rb1、Rb2、Rd、Rg1、Rb0、CK等多种人参皂苷以及20(S)-人参原二醇还可以降低成纤维细胞内胶原水解酶MMP-1、MMP-2、MMP-3表达或活性延缓胶原蛋白降解达到真皮层光老化保护作用[27,28,30-33],其中Lee等学者研究发现CK能够通过细胞外信号调节激酶(Extracellular Regulated Kinase,ERK)信号途径抑制MMP-1的表达[32];20(S)-人参原二醇通过蛋白激酶A-肝激酶B1信号途径调控的磷酸腺苷活化蛋白激酶(Amp Activated Protein Kinase,AMPK)调节的雷帕霉素靶蛋白抑制而降低紫外线引起的成纤维细胞中MMP-1的表达[33]。本课题组所获得具有抗光老化活性组分能有效地抑制MAPK调节的MMPs家族的蛋白表达及活性并且可促进Smad蛋白介导Col-I合成途径而保护成纤维细胞内胶原蛋白达到恢复皮肤弹性减少皱纹功效。
2.2 人参美白作用机制的研究进展
对于人参美白功效的研究则相对较少,主要集中在人参皂苷对于黑色素细胞内黑色素含量及合成黑色素关键酶——酪氨酸酶活性的研究。Wang等学者研究表明,人参皂苷Rb1在31.25-500.00 μM浓度下能够降低α-促黑激素作用的黑色素瘤细胞内酪氨酸酶(Tyrosinase,TYR)活性及黑色素含量而达到美白作用[34]。另有学者报道,Rb1对于体外酪氨酸酶体系无抑制活性,并且其在125 μg·mL-1以上时对于B16小鼠黑色素瘤细胞生长具有抑制作用[35]。研究表明,从人参果中提取的皂苷Rb2可以抑制α-黑色素细胞中TYR转录启动因子——小眼球免疫相关蛋白(Microphthalmia-Associated Transcription Factor,MITF)以及TYR蛋白表达而降低黑色素含量,并且在斑马鱼中得到了相同结果[36];皂苷Rg1则可通过抑制人MV3黑色素瘤细胞增殖而达到降低黑色素作用[37]。稀有皂苷Rg3和皂苷转化产物Rh6、R4以及R13可降低黑色素含量[38,39],Rg3可通过调控ERK信号途径抑制MITF、TYR蛋白表达而抑制黑色素瘤细胞B16-F10内黑色素含量[38];Re、Rg1代谢产物人参皂苷F1能够使测试者皮肤黑色素含量下降达到提亮肤色的功效,并且证明其是调控黑色素转运信号影响黑色素分泌而发挥功效的[40]。除此之外,研究还发现,人参叶中所含对香豆酸具有较好抑制体外酪氨酸酶活性作用[41]。本课题组从人参中发现能够抑制黑色素合成的非皂苷类成分,并且研究发现其还能通过不同于经典美白剂熊果苷的黑色素合成信号途径达到美白功效,上述工作尚未见相关报道。
截止到2015年10月,通过网络销售平台搜索统计,在中国市场销售的化妆品中,以人参为主要功效成分的护肤品有107个品牌(其中26个国际品牌,最多的是韩国,其次为法国、瑞士、美国、日本、英国以及泰国),近230种单品,主要有洁面乳、爽肤水、乳液、日霜、晚霜、精华、眼霜、面膜贴、睡眠面膜、眼膜贴、磨砂膏以及睫毛护理液等种类,用于抗皱、美白、保湿、去红血丝、祛除妊娠纹、睫毛护理等,产品覆盖了各个年龄段女士以及男士、孕妇等人群。在这些产品中添加的主要为提取物,提取物主要来源于人参根以及叶/茎、果、花,极少数产品中加入的是人参皂苷,韩国人参化妆品则主要是红参或者生物转化人参提取物。而这其中很大一部分所使用的人参原料依靠进口,中国尚缺乏质量过硬的人参化妆品原料产品,主要是由于中国生产的人参化妆品原料普遍存在所含成分及含量不明确的现象,同时又缺乏国际通用的活性评价标准,因此产品质量难以达到国内外化妆品厂家要求。本课题组利用生物转化、膜分离等多种制备纯化技术建立了人参中多种有效成分的规模化制备技术,并且采用蛋白质组学、细胞生物学、生物化学等多种现代生物学技术建立了美白、抗衰老等功效评价方法、以含量和活性为指标的系列质量标准,制备出的人参各种活性组分,成分清楚、功效明确、活性稳定,已被应用于化妆品中,其人体美白及抗衰老功效显著。
人参具有卓越的美容护肤功效,然而其美容护肤活性组分以及作用机制、多种活性组分制备技术及活性评价质量体系仍需系统研究。本课题组将继续进行人参中多种具有美容护肤功效活性组分发现及其作用机制的深入研究,并在此基础上开发成分和功效明确的多种人参化妆品原料,推动中药大健康产业的发展。
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A Progress on the Mechanism of Ginseng in Cosmetics and Skin Care and its Application
Jiang Rui1,2, Sun Liwei1,2, Zhao Daqing2,3
(1. Technology Innovation Center for Traditional Chinese Medicine Biotechnology, College of Chemistry and Biology, Beihua University, Jilin 132013, China; 2. Research and Development Center of Traditional Chinese Medicine, The Affiliated Hospital to Changchun University of Chinese Medicine, Changchun 130021, China; 3. Traditional Chinese Medicine and Biotechnology Research and Development Center, Changchun University of Traditional Chinese Medicine, Changchun 130117, China)
Ginseng, a well-known traditional skin lightener, is the most widely used for a kind of plant cosmetics raw materials in China. Previously, based on our researches in the recent 5 years, we summarized the efficacy of ginseng on beauty and treatment of skin diseases in ancient Chinese medical books, the constituents and molecular mechanisms of ginseng in beautifying skins and the application status of ginseng to cosmetics in China in this review. Importantly, our studies sustained strong support for the development of ginseng and its cosmetic industries.
Ginseng, skincare, cosmetics
10.11842/wst.2016.11.024
R931.6
A
(责任编辑:马雅静,责任译审:朱黎婷)
2016-11-09
修回日期:2016-11-15
* 科学技术部国家“十二五”支撑计划项目(2012BAI29B05):中药生物转技术及中药蛋白质产品开发关键技术研究,负责人:赵大庆;国家自然科学基金委面上项目(81274038):具有促进细胞生长活性的人参蛋白分离纯化及其作用机制研究,负责人:赵大庆;国家自然科学基金委青年基金项目(81641138):基于NO调控的人参酚酸抑制黄褐斑形成协同作用及机制研究,负责人:姜锐;吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目(吉教科合字[2014]第183号):人参活性组分调节黑色素生成分子机制的研究,负责人:姜锐。
** 通讯作者:赵大庆,教授,博士生导师,主要研究方向:人参等中药材大品种研究以及中药新药发现与创制。