簡介
　　
　　皮膚是抵御環(huán)境侵害的第一道防線。由于暴露于日曬，氧和有害化學(xué)物質(zhì)，皮膚的完整性受到了影響。這些皮膚外來的侵害主要源于自由基的形成。如超氧化陰離子、過氧化氫、一氧化氮和羥基自由基，為常見的活性氧簇或稱為ROS，是引起發(fā)炎、刺激、皮膚變色和內(nèi)在老化的主要原因。生活在陽光、氧環(huán)境中需重點(diǎn)防護(hù)活性氧簇。
　　皮膚本身已經(jīng)能夠?qū)苟喾NROS的侵襲。在這些防護(hù)中主要有很多不同的酶，如超氧化歧化酶(能將超氧化陰離子基團(tuán)轉(zhuǎn)化為過氧化氫)和過氧化氫酶(能夠?qū)⑦^氧化氫轉(zhuǎn)化為水和氧氣)。但是，其中一個活性氧簇——一氧化氮，在皮膚損壞和內(nèi)在老化方面起的作用一直被忽視(至少說在健康皮膚上)。其原因很簡單，沒有特殊的酶可以調(diào)節(jié)過量的一氧化氮。這是不是意味著這種活性氧可以肆無忌憚地橫行于皮膚?
　　事實(shí)并非如此。在血液中，一氧化氮是有效的血管舒張劑，控制血管的舒張和收縮直到真皮層的微毛細(xì)血管。當(dāng)一氧化氮的濃度超出平衡狀態(tài)時，人體會通過氧運(yùn)輸?shù)鞍?、血紅細(xì)胞中的血紅蛋白，排除多余的一氧化氮。相似的，在神經(jīng)系統(tǒng)里面，多余的活性氧用神經(jīng)球蛋白進(jìn)行處理，在肌肉中，氧氣運(yùn)輸和自由基控制是通過肌紅蛋白進(jìn)行處理。身體在所有的關(guān)鍵部位使用這些球蛋白，那皮膚是不是可能使用相似的防御機(jī)制?最近一種新型球蛋白——細(xì)胞球蛋白(普遍存在于身體)的發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生了一種新的皮膚抵御ROS的機(jī)制。
　　有趣的是，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)所有的綠色植物同樣含有球蛋白，其功能也是作為傳輸氧氣和保護(hù)植物對抗內(nèi)部ROS。以下將描述球蛋白在植物和人體中的作用，著重于植物和大多數(shù)熱血哺乳動物內(nèi)球蛋白的相似點(diǎn)。然后介紹一種植物球蛋白一豆血紅蛋白，能夠代替人體球蛋白控制人體內(nèi)的ROS，特別是一氧化氮。對一氧化氮的控制會影響一些主要的皮膚反應(yīng)如發(fā)炎，刺激和黑色素形成。最后會討論到球蛋白的一種可能的作用，特別是細(xì)胞球蛋白，作為細(xì)胞的氧氣運(yùn)輸體并促進(jìn)膠原蛋白合成中關(guān)鍵酶的合成。
　　
　　細(xì)胞蛋白
　　
　　人體內(nèi)含量豐富的球蛋白，它是通過不同氨基酸包圍著一個含有鐵活性中心的獨(dú)特的“球形”蛋白。在球狀蛋白的折疊環(huán)境中，鐵元素以Fe⁺²(亞鐵離子)或Fe⁺³(三價鐵離子)的形式存在，而且這種金屬元素在這兩種形態(tài)中往復(fù)循環(huán)，使氧氣和二氧化碳在血液中運(yùn)輸?shù)奶厥庑袨槌蔀榭赡?。然而球蛋白并不只是簡單地結(jié)合氧氣和二氧化碳，更能很好的結(jié)合其他一些小分子如一氧化碳和氰根離子。因此，有充分的理由確定球蛋白能結(jié)合一氧化氮。
　　截止2002年體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的球蛋白只有三種：血紅蛋白(在血紅細(xì)胞中)、肌紅蛋白(在肌肉細(xì)胞中)和神經(jīng)球蛋白(在神經(jīng)細(xì)胞中)。在2002年，兩個獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室?guī)缀跏峭瑫r報(bào)告發(fā)現(xiàn)了人體內(nèi)的第四種球蛋白。這種蛋白質(zhì)被Burmester等命名為“細(xì)胞球蛋白”。有趣的是，不像其他三種已經(jīng)被確認(rèn)的球蛋白，細(xì)胞球蛋白存在于許多不同類型的部位和組織中。細(xì)胞球蛋白存在的作用和作用機(jī)制目前還未發(fā)現(xiàn)。然而，BermesterTfflHargrove(該蛋白的共同發(fā)現(xiàn)者)都認(rèn)為細(xì)胞球蛋白很可能在控制活性氧方面起作用，可能在細(xì)胞處于缺氧環(huán)境(即氧氣缺乏)下的時候促進(jìn)氧氣的運(yùn)輸。最近，Burmester等表示在老鼠皮膚的成纖維細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞球蛋白，雖然這些發(fā)現(xiàn)還有待證實(shí)。Burmester認(rèn)為，可能球蛋白除了控制ROS、傳輸氧氣外，還能影響到聚-4羥化酶——成纖維細(xì)胞中膠原蛋白合成所需的酶。
　　
　　固氮作用——植物和微生物的共生關(guān)系
　　
　　植物同樣產(chǎn)生球蛋白。事實(shí)上，如圖1所見，在豆科植物如大豆和蓮屬植物中形成的球蛋白和哺乳動物的球蛋白——肌紅蛋白驚人的相似。同樣豆血紅蛋白(六價固定鐵核心結(jié)構(gòu))也與人類細(xì)胞球蛋白有著接近的相似性。
　　
　　有一類特殊植物——豆科植物(有將近850個屬和1，800種)已經(jīng)引發(fā)了科學(xué)想象。隨著進(jìn)化，豆科植物根部已經(jīng)能夠適應(yīng)微生物如根瘤菌。在共生關(guān)系中，微生物鉆入植物的微根毛中，建立小巢成為“共生體”。在環(huán)境中，微生物能夠被保護(hù)不受氧環(huán)境的損害。在共生體中，微生物利用植物的資源作為營養(yǎng)、水分、維他命、礦物質(zhì)和其他生命必須組分生長。作為回報(bào)，微生物提供給植物必須的含氮肥，如氨和硝酸鹽——固定大氣中的氮?dú)夂娃D(zhuǎn)化這種氣體成為如氨(一種常見農(nóng)業(yè)肥料)之類的有用肥料。
　　豆科植物儲存養(yǎng)料形成必需的氨基酸、蛋白質(zhì)、酶、碳水化合物和其他生長生存必須的關(guān)鍵組分。固氮是地球氮循環(huán)重要的環(huán)節(jié)。沒有它，這個星球上就不可能有人類生命的存在。人是無法在氮?dú)夂扛哌_(dá)80％的大氣中生存的。
　　
　　豆血紅蛋白
　　
　　在固氮作用中重要的酶是固氮酶：它對氧氣和活性氧的存在十分敏感。所以當(dāng)微生物還需要氧氣生存，生產(chǎn)ATP和消耗養(yǎng)料的時候，這種微小有機(jī)體已經(jīng)進(jìn)化出限制多e1w9ltnmh6MZpgHgvEzMFb+JkiEwtizWU376AzVtR7I=余氧氣和ROS這些可能損害固氮酶的機(jī)制了。這種微生物促使植物合成許多不同的保護(hù)性組分，包括維生素、抗氧化劑、酶(如超氧化歧化酶)、植物生長調(diào)節(jié)因子(如激動素)和黏多糖這些或是直接作用于活性氧，或是通過一些方式阻止活性氧進(jìn)入共生體。防護(hù)性的“生態(tài)庫”中的一種主要成分是一種獨(dú)特的球形蛋白，稱為“豆血紅蛋白”。如在前面提到的，豆血紅蛋白具有和人類球蛋白驚人相似的結(jié)構(gòu)。
　　
　　豆科植物根瘤的分離比較簡單，大量的共生體可以在冷凍條件下長期保存。用水萃取浸軟的共生小體后，可生產(chǎn)一種新的能夠應(yīng)用于部分化妝品的原料。用這種方法，奧麒個人護(hù)理品部門已經(jīng)開發(fā)出兩種新的源自大豆共生體和百脈根共生體的共生體提取物。其他的豆科植物目前仍在研究中。由于這種提取液是來自植物的根部，它結(jié)合了微生物和與其共生的植物提供的生物活性組分。因此可以預(yù)期，這些提取物中的許多活性組分或許相似，但是由于每種植物的不同，因此每種不同植物共生體提取物的精確成分也不同。同樣，植物生長的土壤不同，可能導(dǎo)致形成獨(dú)特的取決于植物生長地的活性原料。大豆在許多國家普遍種植，在美國尤其廣泛，百脈根(Lotus japonicus)則主要在亞洲地區(qū)生長。然而，所有固氮共生體普遍含有球蛋白，特別是豆血紅蛋白。隨后研究發(fā)現(xiàn)，這種高含量生物活性提取物被證明是過剩一氧化氮自由基的強(qiáng)力清除者。
　　
　　大豆根瘤提取物
　　
　　一種提取自大豆共生體的提取物(INCI名稱：大豆[Glycine max]共生體提取物)，豆血紅蛋白的標(biāo)準(zhǔn)含量在0.05和0.3mg/ml之間，提供獨(dú)特的一氧化氮清除功能。抗氧化物包裝以及保濕成分，可以進(jìn)一步增強(qiáng)作為預(yù)防皮膚光老化原料的功能性。體外實(shí)驗(yàn)：完整厚度組織模型實(shí)驗(yàn)方法
　　人類完整厚度組織模型提供一種確定產(chǎn)品在皮膚生理系統(tǒng)的功效和活性成分滲透角質(zhì)層的評估。使用MatTek EpiDerm EFT-200檢驗(yàn)1％的大豆根瘤提取物對眾多的導(dǎo)致亞臨床紅斑病的關(guān)鍵酶的影響。使用紫外線照射作為這些酶的激活劑和一氧化氮產(chǎn)生的刺激源。使用ELISA技術(shù)，幾個刺激的關(guān)鍵標(biāo)志酶包括IL-alpha，TNF-alpha和PGE2被檢出。此外，導(dǎo)致皮膚膠原蛋白和彈性蛋白分解的膠原酶，如活性MMP-1，同樣被檢出。所有的這些生化信號都源于UV照射和一氧化氮上調(diào)。該組織模型同樣可以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)樣品引起的任何細(xì)胞毒性和實(shí)驗(yàn)樣品控制一氧化氮的能力。
　　UV照射以及UV照射和1％大豆根瘤提取物對完整厚度組織的作用包括了酶反應(yīng)、組織存活能力和一氧化氮的生成?！吧仙憋@示所測量的活性在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上的顯著增加，“下降”顯示所測量的活性的減少。UV刺激組織的數(shù)據(jù)與無刺激對照物相比較，1％大豆根瘤提取物處理組織的數(shù)據(jù)與刺激組織相比較。
　　
　　
　　結(jié)果和討論
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表格1中所示。數(shù)據(jù)顯示將組織用紫外光照射導(dǎo)致一氧化氮自由基增加，細(xì)胞的存活能力下降，增加刺激級聯(lián)酶和膠原酶的生成。使用1％的大豆根瘤提取物控制了三種紅斑標(biāo)志酶中的其中兩種的形成，并影響膠原酶的產(chǎn)生。此外，數(shù)據(jù)顯示該提取物能夠減少由UV照射而形成的組織中一氧化氮的產(chǎn)生。
　　
　　體內(nèi)實(shí)驗(yàn)
　　方法
　　進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明大豆根瘤提取物在使用1 MED的uV-B照射后的抗刺激作用。利用多普勒激光儀測量亞臨床紅斑病的皮膚微循環(huán)，該實(shí)驗(yàn)方法是被認(rèn)為對測量皮膚中亞臨床改變最準(zhǔn)確的方法。實(shí)驗(yàn)方案包括如下應(yīng)用：未處理部位，安慰劑(水和凝膠成分)，預(yù)防部位即在UV照射前涂抹含1％大豆根瘤提取物的載體，即UV照射后立即涂抹相同的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品和UV照射后2小時涂抹實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品。微循環(huán)的增加和亞臨床紅斑的增加相關(guān)，同時微循環(huán)的減少預(yù)示著亞臨床紅斑的減少。
　　結(jié)果
　　圖2說明24小時測量值和12小時測量值的不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提供了在12小時自然康復(fù)過程中減少紅斑程度。
　　
　　討論
　　以上的體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持關(guān)于大豆根瘤提取物活性機(jī)制和主要活性組分…豆血紅蛋白的理論。由體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出豆血紅蛋白能夠控制由uV刺激產(chǎn)生的NO。如果在一氧化氮自由基形成前使用該活性物質(zhì)，豆血紅蛋白有效抑制NO，最大限度減少紅斑。如果輻射后立即使用該活性物質(zhì)，紅斑的減少仍然明顯，但是不如輻射時有該物質(zhì)存在明顯。在輻射過后幾個小時后使用大豆根瘤提取物降低了該產(chǎn)品的有效性。這些數(shù)據(jù)支持大豆根瘤提取物中活性原料的結(jié)論，即該活性原料為豆血紅蛋白，一種強(qiáng)效自由基清除劑，但是它在皮膚中自由基產(chǎn)生或是皮膚自然防護(hù)機(jī)制開始清除多余自由基之初就必須存在。
　　大豆根瘤提取物能夠使UV光照射導(dǎo)致的刺激過程中產(chǎn)生的自由基最少化。減少一氧化氮自由基的產(chǎn)生能夠幫助減輕由高度uV照射皮膚引起的紅斑(亞臨床紅斑)。紅斑的減少能夠幫助預(yù)防由UV輻射引起的長期負(fù)面作用一包括光老化，皺紋和松垂。
　　
　　百脈根根瘤提取物
　　
　　最近得知，黑色素合成的一種機(jī)制是當(dāng)UV-B刺激一氧化氮合成酶的形成時，由一氧化氮自由基的形成引發(fā)酶階式反應(yīng)開始，酶將精氨酸轉(zhuǎn)化為瓜氨酸，釋放出一氧化氮。一氧化氮自由基的形成通過“NO-cGMP”途徑上調(diào)cGMP。最后，cGMP使酪氨酸酶上調(diào)，酪氨酸酶促進(jìn)DOPA通過一種蛋白質(zhì)激酶c途徑形成黑色素的。該過程的關(guān)鍵是鳥苷酸環(huán)化酶，一種血紅素基的酶，能夠結(jié)合一氧化氮上調(diào)eGMP。
　　百脈根根瘤菌的提取物(INCI名稱：百脈根共生體提取物)被發(fā)現(xiàn)含有大約0.5-0.7mg／ml的豆血紅蛋白。從蓮屬共生體提取的豆血紅蛋白能夠與鳥苷酸環(huán)化酶競爭結(jié)合一氧化氮，通過控制cGMP的上調(diào)減緩酪氨酸酶的形成，如圖3所示。
　　
　　體外實(shí)驗(yàn)：人類成纖維細(xì)胞中cGMP的產(chǎn)生
　　方法
　　使用人類真皮成纖維細(xì)胞，用一個常用的一氧化氮給予體Spermine NONOate引發(fā)UV-B照射的特征產(chǎn)物一氧化氮(15)。使用ELISA技術(shù)確定真皮成纖維細(xì)胞中產(chǎn)生的cGMP含量。
　　結(jié)果
　　應(yīng)用ELISA測量細(xì)胞中的cGMP濃度，結(jié)果證實(shí)了百脈根共生體提取物能夠下調(diào)cGMP的生成，使用10％的濃度時候能夠使cGMP的含量恢復(fù)到正常水平(圖4)。
　　
　　
　　體外實(shí)驗(yàn)：在組織模型中測量黑色素形成
　　方法
　　cGMP下調(diào)被認(rèn)為百脈根共生體提取物可能能夠改善膚色，該假設(shè)被體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，該體外實(shí)驗(yàn)使用的組織模型為MatTek(Ashland，MA)的Melanoderm(黑人皮膚)。該組織支架由成纖維細(xì)胞和角化細(xì)胞和不同的角質(zhì)層(其中的黑素細(xì)胞嵌入淺層真皮層)組成。在該組織的角質(zhì)層表面使用實(shí)驗(yàn)樣品，樣品必須透過表層滲入組織的深層才能發(fā)揮功效。
　　結(jié)果和討論
　　在Melanoderm模型上連續(xù)每天使用10％濃度的百脈根共生體提取物，10天后測量黑色素含量，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示與未處理的對照物相比黑色素的含量顯著下降。顯微照片與數(shù)據(jù)結(jié)果相近，驗(yàn)證了黑色素合成分析中的數(shù)據(jù)，并且膚色的變淺甚至可以肉眼觀察(圖5)。
　　
　　體內(nèi)實(shí)驗(yàn)：色素沉積實(shí)驗(yàn)
　　方法
　　為了進(jìn)一步證實(shí)百脈根共生體提取物作能夠改善膚色，進(jìn)行了10天