黃酮類物質(zhì)對皮膚光損傷保護的研究進展

彭子瑤，蔣鑫煒，孫建霞，李旭升，胡云峰，田靈敏，白衛(wèi)濱,*

（1.暨南大學理工學院，食品安全與營養(yǎng)研究院，廣東省食品安全分子快速檢測工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510632；2.廣東工業(yè)大學輕工化工學院，廣東 廣州 510090）

近年來，紫外線導(dǎo)致的各種皮膚病發(fā)病率逐漸提高，中國的西部地區(qū)以及海南地區(qū)人群遭受皮膚光損傷現(xiàn)象非常普遍。造成各種光損傷的主要原因是高原地區(qū)大氣層稀薄以及低緯度地區(qū)紫外線輻射強烈。皮膚光損傷癥狀主要表現(xiàn)為：紅斑、水腫、曬黑曬傷、皮膚粗糙增厚，皮膚松弛、干燥，有粗深皺紋以及皮革樣外觀，局部有過度色素沉著或毛細血管擴張，甚至可能出現(xiàn)惡性腫瘤。關(guān)于各類癌癥的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，美國2017年新增皮膚癌的人數(shù)占所有新增癌癥人數(shù)的5.65%[1]，平均每年有超過100萬的皮膚癌新發(fā)病例，美國每年治療黑色素瘤和非黑色素瘤皮膚癌的費用高達29億 美元[2-3]。最近，人們發(fā)現(xiàn)，食物中黃酮類物質(zhì)的干預(yù)可以有效地改善皮膚光損傷。本文綜述了黃酮類物質(zhì)對皮膚光損傷的防護及其機制。皮膚結(jié)構(gòu)如圖1[4]所示。

圖1 皮膚結(jié)構(gòu)[4]Fig. 1 Skin structure[4]

1 皮膚光損傷的主要機制

1.1 急性炎癥反應(yīng)

過度暴露于紫外線下會導(dǎo)致皮膚急性炎癥的發(fā)生，表現(xiàn)為暴露部位的皮膚出現(xiàn)紅斑、水腫、增生，有灼燒刺痛感，嚴重時可能導(dǎo)致水皰、糜爛等，之后可能伴有脫皮和炎癥后色素沉著等現(xiàn)象發(fā)生[5-6]。由于中波紫外線（ultraviolet radiation B，UVB）主要作用于表皮內(nèi)的色基，急性炎癥的組織病理表現(xiàn)為明顯的角質(zhì)形成細胞凋亡、水腫，嚴重者可影響表皮全層，且伴有中性粒細胞向表皮聚集、真皮毛細血管擴張和血管周圍淋巴組織細胞浸潤[7]。表皮角質(zhì)形成細胞經(jīng)UVB輻射之后，會釋放大量炎性介質(zhì)以及趨化因子，如白細胞介素（interleukin，IL）-1、IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、一氧化氮（nitric oxide，NO）等，進而使毛細血管擴張，整體上表現(xiàn)為皮膚紅斑；隨后血管通透性增加導(dǎo)致液體滲出，表現(xiàn)為水腫；緊接著各種白細胞穿過血管壁滲出到血管外，并且在趨化因子的作用下進入組織間隙，表現(xiàn)出炎細胞浸潤，炎癥后期還會出現(xiàn)炎癥細胞增生現(xiàn)象[8]。

1.2 氧化應(yīng)激

正常情況下，角質(zhì)形成細胞和成纖維細胞不斷產(chǎn)生活性氧簇（reactive oxygen species，ROS），如超氧陰離子自由基、過氧化物、單線態(tài)氧、羥自由基，并且被非酶抗氧化劑如抗壞血酸，以及酶抗氧化劑如過氧化氫酶（catalase，CAT）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）所清除，從而維持細胞和組織的穩(wěn)定[9]。然而，紫外線光子能與皮膚中的內(nèi)源性光敏劑反應(yīng)產(chǎn)生過量的ROS，從而產(chǎn)生氧化應(yīng)激[10]，導(dǎo)致煙酰胺腺嘌呤二核苷酸耗盡，從而使得細胞能量損失[11]。ROS會對膜脂質(zhì)造成氧化性損傷，形成脂質(zhì)過氧化物；還可以共價結(jié)合生物膜，使膜功能受損，干擾正常的信號級聯(lián)，從而激活多種致癌物質(zhì)，誘導(dǎo)細胞凋亡[12]。此外，ROS也會造成DNA的氧化性損傷，導(dǎo)致DNA突變[13]。因此，氧化應(yīng)激易導(dǎo)致皮膚紅斑、水腫等炎癥反應(yīng)以及曬傷、光老化甚至腫瘤的發(fā)生[14]。

1.3 DNA的損傷

紫外線不僅能通過誘導(dǎo)ROS間接造成DNA氧化損傷，還可以直接對皮膚角質(zhì)形成細胞DNA造成損傷，DNA堿基直接吸收來自UVB的光子，導(dǎo)致核苷酸結(jié)構(gòu)重排；吸收了能量的DNA堿基嘧啶與相鄰嘧啶結(jié)合可形成環(huán)丁烷嘧啶二聚體（cyclobutane pyrimidine dimers，CPDs）和6-4光產(chǎn)物，這兩種物質(zhì)是DNA光損傷的主要產(chǎn)物。DNA損傷通常表現(xiàn)為脫皮[12]，DNA損傷后會激活檢查點蛋白p53和毛細血管擴張性共濟失調(diào)突變蛋白，并引發(fā)細胞周期停滯信號傳導(dǎo)以進行適當?shù)腄NA修復(fù)[15]。當紫外線誘導(dǎo)DNA發(fā)生不可逆損傷時，DNA損傷物會激活p53信號通路，其可以誘導(dǎo)線粒體中的Bcl-2 Associated X蛋白質(zhì)、Noxa以及p53上調(diào)凋亡調(diào)控因子蛋白質(zhì)表達，并觸發(fā)死亡受體Fas表達，最終導(dǎo)致細胞凋亡[16]。DNA損傷的積累最終可能導(dǎo)致非黑色素瘤皮膚癌的發(fā)生[13]。

1.4 皮膚細胞外基質(zhì)的合成和降解

彈性纖維、膠原蛋白和糖胺聚糖是構(gòu)成皮膚細胞外基質(zhì)的主要成分，皮膚細胞外基質(zhì)的破壞主要是由于膠原蛋白生物合成減少以及基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）的表達增加。此外，抑制組織金屬蛋白酶抑制劑的活性也會引起膠原蛋白碎裂和降解增加，最終導(dǎo)致光老化[17]。在光老化的過程中，真皮層會明顯增厚，形成大量無功能的彈性纖維；膠原蛋白被降解成碎片，數(shù)量減少，因而使皮膚失去彈性、粗糙增厚；糖胺聚糖骨架被破壞，導(dǎo)致皮膚干燥，并加快皮膚皺縮[18-19]。其中長波紫外線（ultraviolet radiation A，UVA）導(dǎo)致光老化的機制是通過誘導(dǎo)ROS，進一步激活絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）信號傳導(dǎo)通路，促進MMPs的表達，從而降解膠原蛋白和彈性纖維，最終導(dǎo)致光老化[20-21]。UVB導(dǎo)致光老化的機制包括基質(zhì)異常降解、自由基及線粒體突變、免疫抑制等[22]。

2 黃酮類化合物對皮膚光損傷的保護機制

2.1 黃酮類化合物的分類以及生物活性

黃酮類化合物是一類以2-苯基色原酮為基本結(jié)構(gòu)的植物次級代謝產(chǎn)物，它通常與糖基結(jié)合成苷類，小部分以游離形式存在于果蔬、豆類、茶葉以及草藥等植物中[23]。根據(jù)中央三碳鏈（即C3部分）的氧化程度、是否成環(huán)以及B環(huán)連接位置（2-或3-位）等特點，可將黃酮類化合物分為以下11 類：黃酮類、黃酮醇類、二氫黃酮類、二氫黃酮醇類、異黃酮類、二氫異黃酮類、查耳酮類、二氫查耳酮類、黃烷類、花色素類、雙黃酮類[24]（表1）。黃酮類化合物具有保護心腦血管、抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化自由基、抗炎、鎮(zhèn)痛、抗動脈粥樣硬化、保肝、抑制膠原蛋白降解等生物活性[25-28]。多項研究表明，黃酮類化合物可以通過抑制炎癥、清除自由基、抗氧化、防止DNA損傷等多種機制來減輕皮膚光損傷[29-31]。

表1 黃酮類化合物的分類和分子結(jié)構(gòu)[23]Table 1 Classification and molecular structures of flavonoids[23]

2.2 黃酮類物質(zhì)的抗炎癥機制

2.2.1 黃酮類化合物與皮膚炎癥相關(guān)細胞

黃酮類化合物可以有效減少UVB誘導(dǎo)的皮膚炎癥的發(fā)生。研究表明，給小鼠涂抹查耳酮、黃芩苷以及矢車菊素-3-O-葡萄糖苷（cyanidin-3-O-glucoside，C3G）均可抑制UVB誘導(dǎo)的皮膚水腫[29,32-33]。同樣地，給無毛小鼠背部涂抹C3G、蘆丁、非瑟酮可以減少UVB誘導(dǎo)的表皮增生，與僅用UVB照射的小鼠相比，隨著C3G劑量（250、500 μmol/L）的增加，小鼠皮膚厚度逐漸變薄[33-35]；給無毛小鼠口服橙皮苷也能顯著抑制UVB誘導(dǎo)的小鼠表皮厚度增加[36]。Pratheeshkumar等給SKH-1無毛小鼠背部涂抹含有C3G的丙酮，通過觀察小鼠背部皮膚切片可以發(fā)現(xiàn)，C3G可以抑制UVB介導(dǎo)的白細胞浸潤[33]。通過給SKH-1無毛小鼠喂食葡萄籽原花青素（grape seed proanthocyanidins，GSP），發(fā)現(xiàn)GSP也可以抑制UVB誘導(dǎo)的炎癥性白細胞浸潤[37]。Pal等發(fā)現(xiàn)非瑟酮也可以減少UVB誘導(dǎo)的小鼠皮膚中巨噬細胞和中性粒細胞的浸潤，當非瑟酮的劑量從1.25 mol/L增加到2.5 mol/L時，炎癥細胞的浸潤逐漸減少[35]。

2.2.2 黃酮類化合物與皮膚炎癥因子

環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）是分解花生四烯酸生成各種內(nèi)源性前列腺素（prostaglandins，PGs）的關(guān)鍵限速酶，研究表明，UVB照射會導(dǎo)致COX-2在表皮中過表達，進而引起受損部位PGs的聚集；PGs可協(xié)同促進其他炎癥介質(zhì)的增加，造成周圍組織炎癥、破壞及增生等，促進炎癥反應(yīng)和組織損傷[38]。在UVB輻射前給SKH-1無毛小鼠背部涂抹含有C3G的丙酮，發(fā)現(xiàn)C3G可以顯著降低UVB誘導(dǎo)的TNF-α、IL-6和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的產(chǎn)生，從而降低了UVB誘導(dǎo)的COX-2的水平，進而減弱UVB誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[33]。通過給SKH-1無毛小鼠喂食GSP，發(fā)現(xiàn)GSP也可以抑制UVB誘導(dǎo)的促炎性細胞因子如TNF-α、IL-1β和IL-6的水平，然后進一步抑制髓過氧化物酶、COX-2、PGE2的水平[37]。

2.2.3 黃酮類化合物與炎癥相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

研究發(fā)現(xiàn)，柚皮素和木犀草素作用于人角質(zhì)形成細胞HaCaT都可以通過抑制MAPK信號通路來抑制UVB誘導(dǎo)的COX-2和PGE2的產(chǎn)生，隨著柚皮素濃度（50、100、150 μmol/L）的增加，HaCaT細胞中COX-2水平逐漸降低，從而減少急性炎癥的發(fā)生[31,39]。此外，通過給SKH-1無毛小鼠背部涂抹非瑟酮，發(fā)現(xiàn)其可以通過抑制胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）/核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路來抑制炎癥細胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6的水平，并減少COX-2的表達，從而降低PGE2，進而抑制UVB誘導(dǎo)的炎癥[35]。通過飛燕草素對JB6 P1小鼠表皮細胞的研究，發(fā)現(xiàn)飛燕草素以與ATP競爭的方式直接與PI3K結(jié)合，顯著抑制PI3K的活性[40]。He Yong等使用C3G對HaCaT細胞進行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)C3G通過抑制ROS的生成間接干擾MAPK和Akt信號通路的相互作用，從而抑制UVB誘導(dǎo)的COX-2的表達[41]。使用非瑟酮對受到紫外線輻射的成纖維細胞Hs68進行干預(yù)，實驗結(jié)果表明非瑟酮通過抑制MAPK的活化來增加NF-κB抑制劑（inhibitor κB，I-κB）的表達，從而抑制NF-κB易位進入細胞核，協(xié)同降低PI3K/Akt/cAMP反應(yīng)原件結(jié)合蛋白（cAMP response element-binding protein，CREB）途徑中的p-CREB Ser-133的水平，減少NF-κB的激活，來達到抑制COX-2的作用，進而降低PGE2的水平，從而減少紫外線誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[42]。此外，夏濟平等發(fā)現(xiàn)用表沒食子兒茶酚沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）干預(yù)UVB輻射的角質(zhì)形成細胞，能夠通過抑制NF-κB易位進核，從而抑制IL-6的分泌，表明EGCG可以抑制UVB誘導(dǎo)的炎癥[43]。Choi等在UVB輻射前在無毛小鼠背部涂抹蘆丁，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蘆丁通過抑制ROS的形成來減弱UVB誘導(dǎo)的p38 MAPK和c-Jun-N末端激酶（c-Jun-N-terminal kinase，JNK）的磷酸化，從而抑制了小鼠皮膚中激活蛋白-1（activator protein-1，AP-1）的DNA結(jié)合，同時抑制轉(zhuǎn)錄激活子-3的磷酸化，這兩種作用協(xié)同抑制了UVB誘導(dǎo)的皮膚中COX-2和iNOS的表達[34]。通過使用山柰酚-3-鼠李糖苷（Afzelin）對HaCaT細胞進行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)其可以通過減少ROS的生成來干擾或者直接抑制p38 MAPK途徑來抑制UVB誘導(dǎo)的促炎介質(zhì)如IL-6、TNF-α、PGE2以及COX-2的釋放[44]。對JB6 P1小鼠表皮細胞的研究表明，飛燕草素可以直接與絲裂原活化蛋白激酶4（mitogenactivated protein kinase kinase 4，MAPKK4）結(jié)合，抑制MAPKK4的活性，導(dǎo)致AP-1激活被抑制，從而抑制了COX-2的過表達；且隨著飛燕草素的濃度從5 μmol/L增加到10 μmol/L再增加到20 μmol/L，小鼠表皮細胞中的COX-2的表達量依次減少[40]。總地來說，通過這些黃酮類化合物對紫外線輻射的動物或者細胞進行營養(yǎng)干預(yù)，表明黃酮類物質(zhì)可以通過多種途徑抑制紫外線誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。黃酮類化合物的抗炎癥機制如圖2所示。

圖2 黃酮類化合物的抗炎癥機制Fig. 2 Anti-inflammatory mechanism of flavonoids

2.3 黃酮類物質(zhì)的抗氧化機制

皮膚自身的抗氧化系統(tǒng)可清除ROS，使其維持在一個較低的水平，然而過度暴露于紫外線條件下會導(dǎo)致ROS大量產(chǎn)生，從而造成氧化應(yīng)激。過量的ROS會對DNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等造成一系列的損傷，最終可能會導(dǎo)致細胞凋亡甚至產(chǎn)生皮膚癌[45]。諸多研究表明黃酮類化合物有較好的抗氧化效果[34,44,46]。研究發(fā)現(xiàn)，在受UVB輻射的無毛小鼠背部涂抹蘆丁和柚皮素可以減少UVB誘導(dǎo)的ROS和脂質(zhì)過氧化物的產(chǎn)生[34,47]。槲皮素、槲皮苷和C3G的細胞實驗表明黃酮類化合物可以降低細胞內(nèi)ROS水平，從而可以減少DNA損傷；也可以阻止細胞膜和線粒體受ROS的攻擊，并抑制細胞膜流動性降低和線粒體膜去極化，從而抑制細胞色素c的流出，進而可以抑制細胞凋亡[48-50]。此外，飛燕草素、Afzelin以及橙皮苷的細胞實驗表明，黃酮類化合物可以通過吸收紫外線來抑制UVB誘導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化增加，并且降低丙二醛的生成，表明黃酮類物質(zhì)減少了紫外線誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激[44,51-52]。分別給大鼠、豚鼠以及昆明小鼠涂抹兒茶素納米凝膠乳劑、水飛薊賓以及枸杞葉總黃酮乳膏可以提高其SOD、GPx、CAT等抗氧化酶的水平，并且隨著枸杞葉總黃酮劑量（5、10、20 mg/g）的增加而提高SOD和CAT的水平[53-55]。給SKH-1無毛小鼠涂抹C3G和反式查耳酮可以分別抑制UVB誘導(dǎo)的小鼠皮膚中的谷胱甘肽消耗，提高皮膚中還原型谷胱甘肽（reduced glutathione，GSH）含量，隨著C3G濃度從250 μmol/L增加到500 μmol/L，GSH含量逐漸增加[29,33]。給SKH-1無毛小鼠喂食GSP，也發(fā)現(xiàn)它可以抑制GPx、CAT和谷胱甘肽的消耗[56]。槲皮苷、壇紫菜多酚和橙皮苷的細胞實驗也證實黃酮類化合物可以恢復(fù)GSH和抗氧化酶CAT、GPx的表達，增加SOD水平和總抗氧化能力[49,52,57]。給豚鼠涂抹含水飛薊賓的乳膏可以上調(diào)血紅素氧合酶（heme oxygenase-1，HO-1）的水平，從而減少UVB誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激[54]。此外，將柚皮素涂抹到無毛小鼠皮膚上，發(fā)現(xiàn)其可以增加核因子紅細胞2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）mRNA表達，轉(zhuǎn)移至核上的Nrf2和抗氧化反應(yīng)元件結(jié)合，從而誘導(dǎo)HO-1 mRNA表達，發(fā)揮抗氧化作用[48,58]。研究表明，芹菜素以劑量依賴（濃度從1.56 μmol/L增加到6.25 μmol/L）的方式在JB6 P1小鼠表皮細胞中有效地逆轉(zhuǎn)了Nrf2啟動子中15CpG位點的高甲基化狀態(tài)，且增強了Nrf2的核轉(zhuǎn)移，并增加了Nrf2和Nrf2下游靶基因還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸醌氧化還原酶1（NAD(P)H quinone oxidoreductase-1，NQ-O1）的mRNA和蛋白質(zhì)表達，從而達到抑制氧化應(yīng)激的作用[45]。用黃芩處理受UVB輻照后的HaCaT細胞，發(fā)現(xiàn)其可以通過促進Nrf2轉(zhuǎn)移至細胞核內(nèi)增加細胞內(nèi)抗氧化劑HO-1和NQ-O1的表達，從而顯示出優(yōu)異的抗氧化活性[59]。以上研究均表明黃酮類化合物可以通過吸收紫外線、清除自由基、恢復(fù)抗氧化酶活性以及通過調(diào)節(jié)Nrf2/HO-1/NQ-O1來達到抗紫外線誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激的作用。黃酮類化合物抗氧化的機制如圖3所示。

圖3 黃酮類化合物的抗氧化機制Fig. 3 Antioxidant mechanism of flavonoids

2.4 黃酮類物質(zhì)減少DNA損傷的機制

過度紫外線照射可直接損傷皮膚細胞DNA生成CPDs，其對DNA造成的氧化性損傷會導(dǎo)致DNA突變，當DNA遭受不可逆的損傷時會導(dǎo)致細胞凋亡，最終可能誘發(fā)非黑色素瘤皮膚癌。一些研究已經(jīng)證實黃酮類化合物可以抑制紫外線誘導(dǎo)的DNA的損傷。研究表明，在無毛小鼠背部涂抹飛燕草素、水飛薊賓和非瑟酮都可以減少UVB誘導(dǎo)的DNA損傷標記物CPDs的產(chǎn)生[35,51,60]。水飛薊賓、Afzelin、芹菜素以及黃芩苷的細胞實驗表明，黃酮類化合物可以通過吸收紫外線來減少細胞內(nèi)的CPDs，隨著Afzelin質(zhì)量濃度（50、100、150、200 μg/mL）的升高，細胞內(nèi)產(chǎn)生的CPDs逐漸減少[44,61-63]。花色素類物質(zhì)如C3G以及飛燕草素都可以減少UVB誘導(dǎo)的小鼠皮膚內(nèi)8-O-7,8-二氫-2’-脫氧鳥苷（8-O-7,8-dihydro-2’-deoxyguanosine，8-OHdG）的表達[33,51]。同時，也有研究表明黃芩苷和飛燕草素都可以減少細胞內(nèi)的8-OHdG的產(chǎn)生，表明黃酮類物質(zhì)可以減少紫外線誘導(dǎo)的DNA損傷[51,63]。研究表明黃酮類物質(zhì)可以通過增加p53和p21蛋白的表達，逆轉(zhuǎn)UVB誘導(dǎo)的DNA在S期停滯，使細胞更長時間地停留在G1期，減少活性DNA的合成，以便進行適當?shù)腄NA修復(fù)，從而減少了對DNA的損傷[35,61]。Roy等對SKH-1無毛小鼠局部施用水飛薊賓，發(fā)現(xiàn)其可以持續(xù)增加p53和生長抑制，DNA損傷誘導(dǎo)基因45α（growth arrest and DNA damage-inducible genes 45α，GADD45α）的水平；同時他們還使用水飛薊賓對JB6細胞進行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)水飛薊賓也可以顯著上調(diào)細胞中的p53的水平，從而增加GADD45α的表達，加速對損傷的DNA進行修復(fù)[61]。Rigby等在UVB輻射前或后給p53＋/＋無毛小鼠背部涂抹水飛薊賓，顯著增加了GADD45α的水平，并且通過與p53＋/-小鼠的對比實驗證實了p53是發(fā)揮光保護作用的重要基因[60]。Guillermo-Lagae等用水飛薊賓對正常人真皮成纖維細胞NHDFs進行干預(yù)，結(jié)果表明水飛薊賓通過增加p53和GADD45α的表達來增加著色性干皮病補充組（xeroderma pigmentosum complementation group，XP）家族，包括XPA、XPB、XPC、XPG的表達，從而激活核苷酸切除修復(fù)（nucleotide excision repair，NER）途徑，加速損傷DNA的修復(fù)，并且證實了XPA和XPB在水飛薊賓介導(dǎo)的DNA損傷修復(fù)中起關(guān)鍵作用[64]。林向飛等使用EGCG對HaCaT細胞進行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)EGCG可以顯著降低細胞內(nèi)的XPA和切除修復(fù)互補交叉蛋白1的表達，表明EGCG減少了UVB導(dǎo)致的DNA損傷，從而表現(xiàn)出較弱的NER修復(fù)過程[65]。使用芹菜素對HDF細胞進行干預(yù)，結(jié)果表明芹菜素可以恢復(fù)UVB誘導(dǎo)的HDF細胞中NER蛋白的損失，從而起到修復(fù)DNA的作用[62]。總地來說，黃酮類化合物可以通過吸收紫外線、加速去除CPDs和抑制8-OHdG的形成，提高p53的表達，以激活NER途徑以及增加GADD45α的表達，進而對損傷的DNA進行修復(fù)，從而減少紫外線對DNA的損傷。黃酮類化合物對皮膚DNA的保護機制如圖4所示。

圖4 黃酮類化合物對皮膚DNA的保護機制Fig. 4 Protective mechanism of flavonoids on skin DNA

2.5 黃酮類物質(zhì)維持正常的皮膚細胞外基質(zhì)的合成與降解

2.5.1 黃酮類化合物與光老化相關(guān)指標

過多的紫外線輻射可以誘導(dǎo)皮膚細胞外基質(zhì)中膠原蛋白合成減少，還可以通過多種途徑加速MMPs的分泌，從而降解皮膚細胞外基質(zhì)，最終導(dǎo)致光老化。研究發(fā)現(xiàn)，在無毛小鼠背部涂抹非瑟酮、楊梅酮、柚皮素可以減少小鼠背部皮膚的皺紋[66-68]。此外，無毛小鼠口服橙皮苷也可以減少皺紋的形成[36]。柚皮素和橙皮苷可以減少小鼠皮膚的水分流失[36,68]。Wu Poyuan等給曬后的無毛小鼠背部涂抹非瑟酮物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)與未涂抹非瑟酮的小鼠相比，其皮膚中MMP-1和MMP-2的表達減少[66]。Pervin等分別用1、2、5、10 μmol/L的木犀草素對HDF細胞進行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)木犀草素呈劑量依賴性地抑制UVA和UVB暴露的HDF細胞中MMP-1和MMP-9基因的表達[69]。

2.5.2 黃酮類化合物與光老化相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

在曬前給SKH-1無毛小鼠背部涂抹含有楊梅酮的丙酮制劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)楊梅酮可以與ATP以非競爭性方式和迅速加速性纖維肉瘤（rapidly accelerated fibrosarcoma，Raf）結(jié)合來抑制Raf激酶的活性，從而抑制UVB誘導(dǎo)的MAPK激酶（mitogen-activated protein kinase kinase，MEK）和細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signalregulated kinase 2，ERK）的磷酸化，進而減少MMP-9的表達，最終減少紫外線誘導(dǎo)的細胞外基質(zhì)的降解[67]。此外，有研究表明，給無毛小鼠口服橙皮苷也可以通過抑制MAPK信號通路中MEK/ERK的磷酸化來降低UVB誘導(dǎo)的MMP-9的表達，從而達到預(yù)防光老化的效果[36]。用柚皮素涂抹SKH-1無毛小鼠背部，發(fā)現(xiàn)柚皮素可以顯著抑制UVB誘導(dǎo)的ERK2活性，通過競爭性結(jié)合ATP減弱UVB誘導(dǎo)的p90RSK的磷酸化，降低即刻早期基因Fos相關(guān)抗原-1穩(wěn)定性，下調(diào)AP-1的活性，進而減少MMP-1的表達，從而發(fā)揮有效的抗光老化作用[68]。用木犀草素對HaCaT細胞進行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)其抗光老化效果也是通過抑制JNK1和P90RSK2來抑制c-Fos和c-Jun，從而減少AP-1的形成，使MMP-1的表達減少[70]。用從某種柑橘中提取出的類黃酮物質(zhì)HMF（3,5,6,7,8,3’,4’-heptameth oxyflavone）培養(yǎng)HDF細胞，發(fā)現(xiàn)其可以通過抑制ERK和JNK的磷酸化來抑制c-Jun和c-Fos的磷酸化，從而降低MMP-1的表達；HMF還可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor β，TGF-β）/Smad信號通路，抑制Smad7的表達，上調(diào)Smad3的表達，從而上調(diào)TGF-β調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄，增加I型前膠原相關(guān)基因的表達，表明黃酮類物質(zhì)具有抗皮膚光老化的效果[71]?？翟纫舶l(fā)現(xiàn)適當濃度的GSP能顯著上調(diào)HDF細胞中TGF-β RII蛋白的水平并下調(diào)Smad7的表達，從而減輕UVA誘導(dǎo)的細胞外基質(zhì)的降解[72]。Chiang等發(fā)現(xiàn)非瑟酮可以降低紫外線誘導(dǎo)的MAPK途徑中的ERK、JNK和p38磷酸化的表達，減少I-κB的降解并增加細胞質(zhì)中NF-κB的主要亞基p65的數(shù)量；它還抑制NF-κB易位至核并抑制PI3K/Akt/CREB途徑中的CREB Ser-133磷酸化水平，從而抑制了MMP-1、MMP-3、MMP-9的表達，表明非瑟酮可以抑制紫外線誘導(dǎo)的細胞外基質(zhì)的降解[42]。還有研究表明用黃芩苷處理HDF可以恢復(fù)TIMP-1的活性，從而減少細胞外基質(zhì)的降解[73]。此外，用黃芩處理HaCaT細胞可通過抑制MAPK/AP-1和NF-κB/I-κB-α信號通路來抑制UVB誘導(dǎo)的MMP-1的上調(diào)，以及通過激活TGF-β/Smad途徑來抑制UVB誘導(dǎo)的I型前膠原的減少[56]。這些動物實驗和細胞實驗均表明，黃酮類化合物可以通過調(diào)節(jié)MAPK/AP-1、TGF-β/Smad、NF-κB/I-κB等信號通路來抑制MMPs的表達和增加I型前膠原的含量，從而維持正常的細胞外基質(zhì)的合成和降解，進而達到抗光老化的效果。黃酮類化合物對皮膚光老化的保護機制如圖5所示。

圖5 黃酮類化合物對皮膚光老化的保護機制Fig. 5 Protective mechanism of flavonoids on skin photoaging

3 結(jié) 語

綜上，針對動物和細胞的研究均顯示，黃酮類物質(zhì)可通過抗炎、抗氧化、抗DNA損傷、維持細胞外基質(zhì)合成和降解平衡來防護紫外線誘導(dǎo)的光老化及非黑色素瘤皮膚癌。此外，黃酮類化合物還可以通過吸收紫外線，競爭性或非競爭性結(jié)合某些分子來達到光保護作用。諸多研究表明，黃酮類化合物對紫外線誘導(dǎo)的光損傷的干預(yù)作用呈劑量依賴性。動物實驗表明，口服或者涂抹黃酮類化合物可以對皮膚提供有效地保護，細胞實驗也表明黃酮類物質(zhì)可以減少紫外線對皮膚細胞的損傷。目前，對黃酮類化合物干預(yù)皮膚光損傷的具體作用機制了解得不夠深入，因而需要更多的動物及細胞實驗來進一步探索。另外，黃酮類物質(zhì)的推薦劑量尚不清楚，因此，各種黃酮類物質(zhì)的代謝動力學及構(gòu)效關(guān)系的對比可能是未來的研究方向。此外，目前關(guān)于黃酮類化合物干預(yù)皮膚光損傷的流行病學調(diào)查和臨床實驗非常少，可能成為未來研究的熱點。