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可提高毛乳头细胞自噬活性的防脱发有效成分

来源:国际个人护理品生产商情 发布时间:2020-10-17 1550
食品饮料及个护个人护理品原料配料加工生产设备包装设备及材料其他 功能性配料
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解决脱发所带来的烦恼正在成为一大刚需。理论上讲,预防为主的防脱发是可以通过有效的特殊化妆品来实现的。防脱发的机理与毛囊的赋活密不可分。作者曾在分析已发表的研究成果的基础上,提出了毛囊赋活的新模式,即通过提升调控毛囊关键的毛乳头细胞的自噬活性及其线粒体自噬活性而实现防脱发1)。为了验证这一假设,一般来讲首先需要筛选出具有促进毛乳头细胞自噬活性及其线粒体自噬活性的成分,进而通过临床实验证明其有效性。本研究采用反推模式,即选择已经日本厚生劳动省认证的防脱发有效成分日本獐芽菜提取物,实验考察其对毛乳头细胞自噬活性及其线粒体自噬活性的影响,在挖掘该有效成分的新作用机理的同时,为通过自噬活性防脱发的技术方向提供支撑。

绪言


解决脱发所带来的烦恼正在成为一大刚需。理论上讲,预防为主的防脱发是可以通过有效的特殊化妆品来实现的。防脱发的机理与毛囊的赋活密不可分。作者曾在分析已发表的研究成果的基础上,提出了毛囊赋活的新模式,即通过提升调控毛囊关键的毛乳头细胞的自噬活性及其线粒体自噬活性而实现防脱发1)。为了验证这一假设,一般来讲首先需要筛选出具有促进毛乳头细胞自噬活性及其线粒体自噬活性的成分,进而通过临床实验证明其有效性。本研究采用反推模式,即选择已经日本厚生劳动省认证的防脱发有效成分日本獐芽菜提取物,实验考察其对毛乳头细胞自噬活性及其线粒体自噬活性的影响,在挖掘该有效成分的新作用机理的同时,为通过自噬活性防脱发的技术方向提供支撑。


1.作为日本医药部外品有效成分的日本獐芽菜提取物


在日本,《药机法》规定医药部外品的生产及销售采用许可制度,需事先获得日本厚生劳动省的批准,批过程中需对安全性及功效进行评估。医药部外品使用的原料必须符合医药部外品规格,且对有效成分的用量也有严格的规定。而日本医药部外品规格的新原料申请,则要求企业依照厚生劳动省颁布的《医药部外品临床试验评价指南》,提交验证所述功效的基础研究及人体临床测试结果资料,由厚生劳动省设立的专业皮肤科医生和由药学家组成的审查小组进行审查。该指南指出,在对医药部外品的新有效成分进行审查时,在临床试验中需进行人体长期给药(安全性)试验,要求的给药时间为12个月,受试者人数需在100人以上,并且需要在皮肤科医生的指导下取得安全性数据。最近填补了日本改善皱纹空白的医药部外品有效成分NEI-L1,就是Pola公司经历了15年的开发,其中仅审查就耗时7年才获得批准上市的2)。由此可见日本对于医药部外品所用原料的把控之严格。日本市场上的头皮护理产品中的宣称“育发、防脱发、改善头发稀疏、促进头发生长、促进生发、养发、治疗瘙痒、去屑、改善病后或产后脱发”功效的产品属于医药部外品中的防脱育发产品(日语称作“育毛剂”或“养毛剂”)。该品类呈持续增长趋势,目前在日本头皮毛发护理用品中所占比率约为16%3)。头发的生长主要依靠发根处的毛母细胞的反复分裂,以及头皮下的毛细血管为其输送养分。而毛囊底部的毛乳头细胞通过产生和释放增殖因子,控制着头发的生长周期(生长期→衰退期→休止期)。因此,毛囊细胞赋活和促进血液循环技术是日本防脱育发的重要环节。表1列出了日本传统防脱育发产品中常用的有效成分及其作用机理4)。而其中应用最为广泛的有效成分就是日本獐芽菜提取物。


日本獐牙菜(SwertiaJaponica)主要产于日本,生长于从九州到北海道的广泛区域。日本獐牙菜提取物已知有扩充末梢血管、促进血液循环、提高皮肤温度,从而达到促进毛发生长的作用。本文对日本獐牙菜提取物(由池田糖化株式会社提供)在传统的防脱育发机理以外的﹑全新的细胞自噬活性机理方面进行了研究。


2.日本獐芽菜提取物促进血液循环的效果


2.1.实验方法


本实验使用血流计TOKUCapillaro(株式会社德)进行了涂抹样品前后的血流量及血流速度的对比测试。实验步骤为:将量油涂抹于非惯用手(一般默认为左手)的无名指后利用血流计录制血液流动的视频,然后将日本獐牙菜提取物涂抹在同一只手的手背上,待样品被吸收后录制视频。根据视频动画结果判断是否对促进血液循环有效。


表1.日本医药部外品常用防脱育发有效成分

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2.2.实验结果


测试结果图1为视频截图,虽然无法从文中的静态图像看出血流速度,但从图中可以看到,用日本獐牙菜提取物涂抹后的毛细血管由于血流量的变大及血流速度的加快而变得更加清晰可见。此测试结果再次验证了日本獐牙菜提取物有促进血液循环的效果。


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图1. 样品涂抹前后血流测试结果的比较


3.日本獐芽菜提取物促进毛乳头细胞自噬活性的效果


3.1.细胞自噬活性与防脱发


继比利时科学家克里斯蒂安•德•迪夫(ChristiandeDuve)因发现细胞自噬而获得了1974年诺贝尔生理学或医学奖后,2016年大隅良典教授由于对细胞自噬作用机制的突破性发现而荣获诺贝尔生理学或医学奖5),为与其相关的医学临床应用做出了巨大贡献。同时,细胞自噬活性方面的研究也成为了化妆品开发领域的一个新热点。


自噬包括各种复杂的生理学及病理生理学作用,例如适应营养不足、去除受损细胞内蛋白质和细胞器、细胞发育、抗衰老、消除微生物、细胞死亡、癌症抑制和抗原呈递等7)。线粒体自噬是通过自噬选择性地降解线粒体8)。该过程是选择性去除由于氧化应激,DNA损伤等而变得有缺陷的线粒体的系统,有缺陷的线粒体通过自噬体分离,并与溶酶体融合被消化。自噬失调和变性线粒体正常再生周期的破坏导致受损线粒体和蛋白质聚集体的积累,促进细胞变性并导致细胞死亡。目前已有研究发现,在毛囊衰退期(退行期)细胞自噬活性要低于成长期;当细胞自噬的表达受到抑制的时候,毛囊会迅速从成长期退化到衰退期(退行期)。自噬的激活与延长可以降低细胞凋亡的比例9)。因此,激活延长自噬可以延长毛囊成长期与缩短衰退期,从而达到防脱发抗衰老的目的。可见,针对细胞自噬过程的各个阶段的化妆品成分的开发被认为是一种有前途的防脱育发新方法。


3.2.实验方法


本实验以防脱发功效为目的,研究了毛乳头细胞的自噬活性(Autophagy)和线粒体自噬(Mitophagy)。细胞自噬活性的实验步骤为:用培养基培养人毛乳头细胞(东洋纺株式会社)后,添加测试样品继续培养。用Hoechst33342核染色剂(HoechstAG)和Cyto-ID绿色检测试剂2(EnzoLifeSciences)染色后,通过酶标仪进行测试。N=3。线粒体自噬活性的实验步骤为:用培养基培养人毛乳头细胞(东洋纺株式会社)后,添加测试样品继续培养,然后用胰蛋白酶EDTA溶液收集细胞。通过细胞分析仪TaliImageCytometer(ThermoFisherScientific)测量被线粒体自噬体染料染色的细胞百分比。


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图2. 毛乳头细胞自噬活性测试结果


3.3.实验结果


细胞自噬活性测试结果图2显示,1/800稀释浓度的日本獐牙菜提取物可提高细胞自噬活性,并且与作为药物的阳性对照的效果等同。与此同时,线粒体自噬活性测试结果图3显示,1/800浓度的日本獐牙菜提取物可提高线粒体自噬体染料阳性细胞率,即对线粒体自噬活性有促进作用。


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4.考察与结论


日本獐牙菜提取物为日本厚生劳动省认定的可通过促进血液循环达到防脱育发效果的医药部外品成分,长期以来受到日本各大发脱育发品牌的青睐。本文在实验验证了日本獐牙菜提取物促进血液循环效果的基础上,通过细胞实验成功地发现了日本獐牙菜提取物对毛乳头细胞自噬活性及毛乳头细胞线粒体自噬活性的促进作用,为日本獐牙菜提取物在防脱发产品中的应用开拓了全新的作用机理。同时也证明了毛乳头细胞相关自噬活性机理在研发防脱类化妆品领域中的应用前景。


致谢


作为亚洲头皮健康研究中心指定实验室,我们衷心感谢该中心在研究经费方面给与的一贯支持。同时真诚感谢与本实验室有着长期合作关系的东京工科大学美科学研究室承担本文中的部分实验操作。


参考文献


1)高桥元次,甘志斌,杨建中,毛囊细胞自噬活性与防脱发国际个人护理品生产商情,2020年1月刊,19(2020)


2)POLANewsRelease,2016年7月14日


3)矢野经济研究所PressRelease,2020年1月14日


4)植村正明,美容皮肤科学(改订2版),371-376,南山堂,2009


5)www.nobelprize.org/prizes/medicine/2016/summary/


6)MizushimaN.,KomatsuM.Autophagy:renovationofcellsandtissues.Cell.147:728–41,2011.


7)MizushimaN.Autophagy:processandfunction,Genes&Dev.21:2861-2873,2007.


8)LemastersJ.Selectivemitochondrialautophagy,ormitophagy,asatargeteddefenseagainstoxidativestress,mitochondrialdysfunction,andaging.RejuvenationResearch.8:3–5,2005.


9)C.Parodi,JA.Hardman,G.Allanena,etal,“Autophagyisessentialformaintainingthegrowthofahuman(mini-)organ:Evidencefromscalphairfollicleorganculture”,PLOSBiology,2018,16(3):e2002864




林娴婷,曾海峰,甘智斌,杨建中


美妍创新株氏会社


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