文/Leona
人人羡慕婴儿般吹弹可破的皮肤,却不知皮肤作为身体对外防御的第一层屏障,其中天然存在的皮肤脂质神经酰胺,可以防止皮肤水分流失,在皮肤表面形成一层防水屏障,让肌肤年轻有活力。神经酰胺能锁住皮肤水分,促进皮肤屏障自我修复及调控皮肤细胞,具有保湿美白、抗过敏及修复作用,被广泛应用于化妆品中。
皮肤作为身体对外防御的第一层屏障,即皮肤屏障,通常形象地用“砖墙—灰浆”结构来描述。我们常将角质层细胞比喻成“砖墙”,把皮肤脂质比喻成“灰浆”。皮肤脂质在皮肤屏障功能中占有重要地位,角质层细胞间脂类一般在颗粒层上部合成,随着角质形成细胞的终末分化及死亡,表皮脂质即形成复层板层膜结构而填充于角质层细胞之间,主要包括神经酰胺、游离脂肪酸、胆固醇、角鲨烯、甘油三酯等,其中神经酰胺约占50%。细胞间脂质在从基底层向角质层分化过程中脂质成分发生了显著变化,即极性脂类迅速减少,中性脂类逐渐增加,神经酰胺、胆固醇及脂肪酸的含量都逐渐增多,起到防止体内水分和电解质的异常流失的作用,同时阻止有害物质的侵入,起到维持机体稳态的作用。
神经酰胺是一种天然的皮肤脂质,它会在皮肤表面形成一层防水屏障,不仅能帮助皮肤锁住水分,还能促进皮肤屏障自我修复及调控皮肤细胞。初生婴儿的皮肤往往裹着一层蜡质一样的物质。这种物质叫做胎脂,主要由神经酰胺组成,可以防止皮肤水分流失。皮肤中神经酰胺的分泌随着年龄增长而减少,进而引起皮肤干燥、皱纹以及其他皮肤炎症。由于角质层中神经酰胺的多样性,其在角质层结构及凝聚中具有独特的性能,由此形成角质层的皮肤屏障功能。人类的肌肤是弱酸性的,如果使用碱性洁面产品,会使神经酰胺的层状结构出现紊乱,洗去皮脂、污垢的同时,肌肤的重要水润成分—神经酰胺也会一起流失。如果皮肤角质层神经酰胺含量下降,会导致皮肤角质层锁水功能降低,使皮肤表皮水分丢失量增加,出现干燥现象;同时,外界环境中的刺激因素和过敏原容易通过皮肤,引起皮肤炎症反应,导致特异性皮炎的发生。屏障功能障碍和炎症反应是特异性皮炎患者主要的皮肤表现,而皮肤屏障功能受损的主要原因之一是神经酰胺的缺乏。研究证实,神经酰胺不仅能修复皮肤屏障功能,还能抑制炎性因子的生成,从而抑制炎症反应,因此含神经酰胺的保湿剂可以减少炎症因子的表达,降低经表皮水分丢失量,增强皮肤的水合作用,减轻皮损的严重程度。
皮肤屏障功能障碍患者皮损中的神经酰胺组成与正常皮肤中不同,前者神经酰胺的总含量明显减少,其中以神经酰胺1、神经酰胺3减少最为显著,相反胆固醇含量明显增加,神经酰胺与胆固醇的比例发生变化可能是引起皮肤生理功能异常的原因。干燥皮损中,经表皮失水率(transepidermal-waterloss,TEWL)与神经酰胺3显著相关。神经酰胺链长度对皮肤屏障功能的影响至关重要,通常皮损中短链神经酰胺水平显著升高。因此短链神经酰胺会使皮肤屏障功能障碍增强,而长链神经酰胺则会使皮肤屏障功能障碍减弱。临床上常应用神经酰胺1、神经酰胺2、神经酰胺3治疗皮肤屏障障碍相关皮肤病,如特异性皮炎等,因为神经酰胺可通过增加皮肤的水合度,降低经表皮失水率来修复受损的皮肤屏障功能。故神经酰胺的质变化会导致脂质结构的改变,从而影响皮肤屏障功能,进而引发相关皮肤病。
神经酰胺结构中有两条疏水链:一条长链氨基醇(long-chain-base,LCB),又称鞘氨醇,一条脂肪酸链(fatty-acid,-FA)。LCB中的氨基和FA中的羧基通过酰胺键连接而成,LCB链长一般为C18,表皮中组成神经酰胺的FA链长一般为C24~C36。人角质层中非酰基—神经酰胺的脂肪酸部分的链长主要为C24~C30,酰基—神经酰胺的链长为C30~C36,且含有奇数碳原子数脂肪酸的神经酰胺水平在角质层中较高(约占神经酰胺总量的30 %)。神经酰胺LCB碳链中的双键位置、羟基数目不同。FA的碳链长度不同,所以神经酰胺有不同种类,是结构相似的一类物质。神经酰胺中的LCB分为神经鞘氨醇(Sphingosine,S)、二氢鞘氨醇(dihydrosphingosine, DS)、植物鞘氨醇(phytosphingosine, P)和6-OH鞘氨醇(6-hydroxysphingosine, H)。FA分为非羟基脂肪酸(Nonhydroxyl-fatty-acid, N)、α-OH脂肪酸(α-hydroxylfattyacid, A)和ω-OH脂肪酸(ω-hydroxyl-fatty-acid, EO)。根据LCB和FA的两两不同结合,可将皮肤角质层中神经酰胺分为12个亚类,分别为Cer3(-CER-NP)、 Cer6(-CERNH)、 Cer8(-CER-AH)、 CER-NDS、 Cer5(-CER-AS)、 Cer7(-CER-AP)、 Cer2(-CER-NS)、 Cer1(-CER-EOS)、 Cer4-(-CER-EOH)、 CER-ADS、 Cer9(-CER-EOP) 和CER-EODS。除了这12种以外,也有文献表明表皮中的神经酰胺还有CER-NT、CER-1-OENS、CER-1-O-EAS这3种。各类型的神经酰胺在角质层中的神经酰胺占比(见表1)。
表1 各类型的神经酰胺在角质层中神经酰胺的占比
虽然在皮肤中存在中各种各样的神经酰胺,但是神经酰胺应用在化妆品中是有相关规定的。根据已使用化妆品原料名称目录(2015版),神经酰胺在化妆品的应用见表2。
表2 神经酰胺在已使用化妆品原料名称目录(2015版)中的应用
(续表)
皮肤含水量占体重的18%~20%,皮肤润泽和弹性与表皮所含水分有密切关系,皮肤水分过量丢失会导致皮肤干燥,甚至皲裂。神经酰胺具有很强的缔合水分子能力,它通过在角质层中形成网状结构维持皮肤水分。因此,神经酰胺具有保持皮肤水分作用。神经酰胺有两条长链烃基(一条是LCB中的碳链,一条是FA中的碳链),具有疏水性。LCB中的2~3个羟基基团与FA和LCB结合部位的酰胺键具有亲水性,这两种性质对其在角质层的保水作用具有重要意义。神经酰胺可明显促进丝聚合蛋白mRNA和蛋白的表达水平。丝聚合蛋白从颗粒层进入角质层时,经过一系列酶水解转化为多羧酸类物质,具有保湿功效。丝聚合蛋白不仅是重要的结构蛋白,而且是保湿因子的主要来源。神经酰胺与细胞表面蛋白质通过酯键连接起到粘合细胞作用,这种相互之间的联系被称为“脂质一细胞一蛋白质”包裹物。导致皮肤干燥的主要原因是表皮角质层中神经酰胺含量减少,神经酰胺含量高低与皮肤干燥程度直接相关。使用神经酰胺可明显增强角化细胞之间黏着力,改善皮肤干燥程度,减少皮肤脱屑现象。
倘若皮肤中的神经酰胺充足,就足以抵挡外界对肌肤的刺激,但是缺少或没有神经酰胺,皮肤就会失去自身天然的防护作用,对外界物理、生物等所有伤害失去防御能力。比如,皮肤暴露在阳光下比较容易晒伤,天气变冷易使肌肤发红等。研究证明,神经酰胺在皮肤屏障功能调控中起主导作用。神经酰胺能帮助角质层增厚,提升整个皮肤的耐受力,防护外界有害物质侵入,减少皮肤敏感发生,并有修复红血丝的作用。
神经酰胺在表皮层是通过板层小体将葡萄糖基神经酰胺分解再将其从颗粒层转运至角质层,在此过程中ATP结合盒转运子超家族A12(ABCA12),可促进葡萄糖基神经酰胺在板层小体的聚集,并且有研究表明ABCA12缺失会导致丑角样鱼鳞病的发生。含有ω-OH的神经酰胺能共价结合于角化细胞的角化包膜的内披蛋白上,由此将脂质基质和角化细胞连接起来,增强皮肤的屏障功能,减少有害物质通过毛孔、汗腺进入皮肤,从而具有抗敏功效。花王公司利用其开发的神经酰胺类似物作用于乳酸刺激敏感的患者,4周后患者皮肤状况均改善,敏感性下降,说明神经酰胺具有较强的抗敏功效。
皮肤在衰老过程中,脂质合成下降,角质层中神经酰胺含量减少。皮肤衰老特征表现为:皮肤干燥、脱屑、粗糙,失去光泽;皮肤角质层变薄,皱纹增多,弹性下降。使用神经酰胺能使表皮角质层中神经酰胺含量增高,可改善皮肤干燥、脱屑、粗糙等状况。神经酰胺能增加表皮角质层厚度,提高皮肤持水能力,减少皱纹,增强皮肤弹性,延缓皮肤衰老。
神经酰胺中的鞘氨醇碳链具有双键,且有端位羟基,说明其易氧化使双键断裂,因此具有抗氧化的作用。有研究表明低浓度的神经酰胺可刺激成纤维细胞增殖,并抑制基质金属蛋白酶的表达,因此神经酰胺有一定的抗衰老功效。研究表明水溶性神经酰胺(小麦神经酰胺+双半乳糖基二酰甘油酯(DGDG))有三重抗衰老功效:一是通过降低水分流失保持表皮的水分;二是激活成纤维细胞的活性,产生胶原蛋白等物质;三是激活基质金属蛋白酶系列酶抑制剂(TIMP-1)的活性。来源于植物的水溶性神经酰胺对于抑制人体白细胞弹性蛋白酶和胶原蛋白酶也有显著作用,对抗衰老化妆品的研发有一定的指导意义。
虽然神经酰胺具有优异的保湿、抗炎抗敏、修复屏障、抗衰的功效,但其功效得以实现的重要前提是活性成分能有效穿透皮肤表层并在皮肤组织中高浓度富集和长时间滞留,即实现护肤活性成分的皮肤靶向输送。
神经酰胺为高结晶性物质,应用于化妆品存在溶解度低、水分散性差、易结晶析出等问题,限制了其在化妆品中应用。目前神经酰胺在化妆品的应用主要以脂质体、微胶囊等形式应用在化妆品中。
李霞等研究人员采用高压匀质技术制备了神经酰胺ⅢB纳米脂质体,平均粒径为71.7 nm,载药量和包封率分别为2.3 %和95.9 %。相同神经酰胺ⅢB质量分数的纳米脂质体霜剂与普通霜剂相比,前者24 小时皮肤滞留量提高了近6倍。比较了连续给药40天前后小鼠皮肤的水合能力,结果显示,神经酰胺ⅢB纳米脂质体组小鼠皮肤水合能力较对照组有明显提高,小鼠皮肤中总神经酰胺质量浓度高于对照组。
湖州浦瑞生物医药技术有限公司纳米神经酰胺(Nanoactive Repair)是一种新型的神经酰胺纳米脂质体制剂(NanoLiposomal Repair)。以结构与天然神经酰胺结构相似的一种新型的合成神经酰胺为原料,采用纳米传输系统(NDS)开发的粒径小于30 nm纳米类神经酰胺,很好地解决了溶解性和适用性问题,使其稳定包裹于纳米载体之中,与磷脂、胆固醇以及硬脂酸等皮肤天然角质层组份协同作用,修复屏障。
康立峰等研究人员采用高压均质法,用保湿剂将神经酰胺—多肤皮肤修复剂包裹,制成纳米凝胶微囊;所述纳米凝胶微囊为双层结构,中心为所述神经酰胺—多肤皮肤修复剂,外层为所述保湿剂。纳米凝胶微囊的平均粒径为50 ~200nm。
韩国原料公司斗山采用先进的固体脂质颗粒化(SLP)技术,开发了DS-Hydroceramide 50,有效地解决常规神经酰胺溶解性差和再结晶的问题。DSHydroceramide 50易于添加到各类化妆品中,与传统的神经酰胺产品相比,具有更好的皮肤渗透性和保湿效果,可以明显提高肌肤的水润度,增强皮肤的天然屏障功能。
表3 市面上含神经酰胺的常见产品
神经酰胺在皮肤屏障修复或敏感肌肤处理产品中的应用,遵循的思路有两种方向:一种是模仿皮肤脂质的构成—神经酰胺、游离脂肪酸、胆固醇,从而补充皮肤中流失的脂质;另一种是神经酰胺与其他功效成分复配,从而达到复合效果。如保湿成分(透明质酸、葡聚糖)、抗炎(红没药醇、马齿苋提取物)、抗衰成分(多肽)、美白成分(烟酰胺、维生素C)等。表3列举了市面上含神经酰胺的常见产品。