最新研究論文發(fā)表在《抗氧化劑》 2021, 10(1), 76。論文題目是“生成氫的硅材料防止紫外線誘導(dǎo)的細(xì)胞氧化應(yīng)激、細(xì)胞死亡、人體細(xì)胞和3D皮膚中的膠原蛋白丟失和黑色素生成”。論文作者來自日本牙科大學(xué)東京生命牙科學(xué)院藥理學(xué).
氧化應(yīng)激是皮膚老化過程的主要原因。環(huán)境因素(如紫外線暴露、香煙煙霧和空氣污染物)誘導(dǎo)皮膚細(xì)胞大量產(chǎn)生活性氧(ROS)?；钚匝醯倪^量產(chǎn)生會(huì)摧毀細(xì)胞內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)(包括酶和非酶抗氧化劑)。因此，發(fā)生氧化應(yīng)激活性氧包括超氧陰離子，羥基自由基，過氧化氫、次氯酸、過氧化自由基(ROO•)和過氧化氫自由基(HOO•)。這些氧化劑可破壞細(xì)胞成分，如核酸、脂類、蛋白質(zhì)和碳水化合物，破壞細(xì)胞功能，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
角質(zhì)形成細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和黑素細(xì)胞是人類皮膚中的主要細(xì)胞類型。這些細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)量下降，膠原合成下降，色素沉著。
最近，氫分子作為一種選擇性抗氧劑已引起人們的關(guān)注。氫可以與毒性最強(qiáng)的活性氧羥基自由基反應(yīng)，并將其解毒為無害的水。許多研究報(bào)告說，氫氣不僅表現(xiàn)出抗氧化應(yīng)激作用，還具有多種抗炎、抗過敏作用。這項(xiàng)研究中測(cè)試了名為ULH-002的含氫微孔硅產(chǎn)氫材料對(duì)紫外線a (UVA)誘導(dǎo)的細(xì)胞活性氧生成、細(xì)胞死亡、膠原蛋白丟失和人類角質(zhì)形成細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、黑素細(xì)胞和三維皮膚當(dāng)量中的黑素生成的影響。
紫外線a (UVA)輻射對(duì)皮膚細(xì)胞產(chǎn)生有害影響，并通過氧化應(yīng)激加速皮膚老化。在這項(xiàng)研究中，研究了一種名為ULH-002的產(chǎn)氫硅材料對(duì)人體細(xì)胞和3D皮膚等效物UVA損傷的影響。氧自由基吸收能力(ORAC)測(cè)定結(jié)果表明，新鮮制備的ULH-002溶液和7天的ULH-002溶液清除過氧自由基(ROO·)的能力均呈濃度依賴性。CellROX ®綠色/橙色染色顯示，ULH-002能夠降低紫外線誘導(dǎo)的人角質(zhì)形成細(xì)胞HaCaT和人牙齦成纖維細(xì)胞(HGFs)的氧化應(yīng)激。通過Annexin V/PI凋亡實(shí)驗(yàn)和PrestoBlue實(shí)驗(yàn)，ULH-002顯著防止紫外線誘導(dǎo)的凋亡/壞死細(xì)胞死亡和人牙齦成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞活力下降。免疫染色顯示，ULH-002阻止了紫外線誘導(dǎo)的IV型和I型膠原在3D皮膚等效物中的表達(dá)惡化，在單層人牙齦成纖維細(xì)胞中也是如此。紫外線增強(qiáng)的黑素生成在人類黑素細(xì)胞HMV-II和含有3D皮膚等效物HMV-II細(xì)胞中被觀察到，但根據(jù)Fontana-Masson染色顯示，ULH-002顯著阻止了黑素生成。
總之，研究數(shù)據(jù)表明，氫氣釋放硅材料ULH-002可以保護(hù)人類角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞免受紫外線誘導(dǎo)的損傷，防止IV型和I型膠原的丟失，以及減少黑素生成。氫氣釋放硅材料ULH-002可被開發(fā)為化妝品行業(yè)的皮膚護(hù)理試劑。
圖 NC是正常細(xì)胞，UVA是紫外線處理，不同濃度的材料。紅色和橘色代表活性氧水平，越鮮艷活性氧越多
紫外線包含UVA (320-400 nm)， UVB (280-320 nm)和UVC (200-280 nm)。作為最有害的紫外線，來自太陽的紫外線C被臭氧層消除了。因此，UVA和UVB是導(dǎo)致皮膚老化的主要因素。與UVB(主要通過對(duì)DNA的直接輻射作用來損傷皮膚細(xì)胞)不同，能量較低的UVA光子通過產(chǎn)生氧化應(yīng)激對(duì)細(xì)胞成分產(chǎn)生有害影響。
氫氣可通過選擇性地與有毒活性氧發(fā)生反應(yīng)，減少氧化應(yīng)激 基因表達(dá)。目前，氫氣主要是通過飲用溶氫水，進(jìn)行氫浴或吸入氫氣。給藥的氫分子通常在數(shù)小時(shí)內(nèi)通過呼吸系統(tǒng)迅速排出。然而，紫外線誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激在白天經(jīng)常發(fā)生在皮膚中，尤其是在夏季。因此，為了美觀，氫需要在介質(zhì)中儲(chǔ)存很長(zhǎng)一段時(shí)間。二氧化硅是一種有益礦物，廣泛應(yīng)用于化妝品和食品添加劑中。無定形微孔硅經(jīng)過熱熔處理，在高壓氫氣下逐漸冷卻后，具有限氫儲(chǔ)存能力。在本研究中，我們首先通過ORAC法檢測(cè)了硅封氫ULH-002的抗氧化能力。數(shù)據(jù)表明，ULH-002溶液具有良好的ORAC容量，且呈濃度依賴性。ULH-002水溶液室溫保存1周后仍保持相同的ORAC容量。這些數(shù)據(jù)表明，硅封氫在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)是非常穩(wěn)定的。事實(shí)上，ULH-002干粉可以在室溫下儲(chǔ)存多年而不失去其ORAC容量(數(shù)據(jù)未顯示)。測(cè)試了ULH-002溶液是否能清除人角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中的細(xì)胞ROS。發(fā)現(xiàn)可顯著降低UVA誘導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核活性氧，提示ulh - 002可以防止皮膚細(xì)胞氧化應(yīng)激可能通過雙重滲透進(jìn)入細(xì)胞膜和細(xì)胞核膜,在消除氫從阻擋硅微孔泡沫蛀牙。
與人類真皮成纖維細(xì)胞相比，人類牙齦成纖維細(xì)胞表現(xiàn)出更高的傷口愈合能力。在本研究數(shù)據(jù)顯示HGFs表達(dá)真皮成纖維細(xì)胞標(biāo)記物TE-7，干細(xì)胞標(biāo)記物CD29、CD44和CD90。HGFs也表達(dá)豐富的IV型和I型膠原。這些數(shù)據(jù)表明，HGFs不僅具有真皮成纖維細(xì)胞的特性，而且具有一些干細(xì)胞的特性。它們可能有能力分化成其他類型的皮膚細(xì)胞，當(dāng)構(gòu)建在皮膚等效物。氧化應(yīng)激對(duì)HGFs的有害影響可能是其他類型干細(xì)胞的反映。數(shù)據(jù)顯示UVA為32 J/cm 2HGFs、HaCaT角質(zhì)形成細(xì)胞和3D皮膚等量細(xì)胞嚴(yán)重受損，HGFs和HaCaT細(xì)胞的細(xì)胞活力顯著降低，HGFs和皮膚等量細(xì)胞的膠原蛋白表達(dá)均受到抑制。ULH-002溶液顯著保護(hù)HGFs, HaCaT細(xì)胞和皮膚等量物免受上述UVA的有害影響。其機(jī)制可能與抗uva誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激有關(guān)。
綜上所述，ULH-002具有良好的抗氧化性能，可保護(hù)成纖維細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞和黑素細(xì)胞等皮膚細(xì)胞免受UVA損傷。ULH-002長(zhǎng)期穩(wěn)定，適用于化妝品、皮膚保護(hù)、抗衰老。
Xiao, L.; Mochizuki, M.;Nakahara, T.; Miwa, N. Hydrogen-Generating Silica Material Prevents UVA-Ray-Induced Cellular Oxidative Stress, Cell Death, Collagen Loss and Melanogenesis in Human Cells and 3D Skin Equivalents. Antioxidants 2021, 10, 76.
