3、MAPK信號(hào)通路及其植物原料

       在表皮中，角質(zhì)形成細(xì)胞響應(yīng)包括衰老在內(nèi)的各種刺激分泌大量細(xì)胞因子，稱為干細(xì)胞因子(SCF)，其在調(diào)節(jié)人黑色素細(xì)胞的生命周期以及其他因素中起關(guān)鍵作用。MAPK信號(hào)途徑中的激酶MEK 和ERK 涉及黑色素細(xì)胞受體的激活，配體通過(guò)與受體細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合激活復(fù)雜機(jī)制(Ras-Raf-MEK-ERK)，從而導(dǎo)致小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（MITF）上調(diào)。當(dāng)信號(hào)配體 SCF 與細(xì)胞表面上的c-Kit 受體結(jié)合時(shí)，Ras 激活B-raf 激酶，然后激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)級(jí)聯(lián)。MAPK家族蛋白包括細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶 1/2(ERK1/2)，c-Jun 氨基末端激酶(JNK)和 p38。ERK或 JNK 活化(即磷酸化)觸發(fā) MITF 的表達(dá)，導(dǎo)致其降解并隨后下調(diào)黑色素生成。與該通路相反，ERK 的激活可導(dǎo)致CREB的磷酸化，磷酸化的CREB 與MITF啟動(dòng)子區(qū)域的CRE 共有基序結(jié)合以上調(diào)表達(dá)MITF基因。 p38的磷酸化激活 MITF 表達(dá)，反過(guò)來(lái)上調(diào)黑色素生成相關(guān)蛋白，進(jìn)而影響黑色素合成。

       另外一個(gè)激活MAPK 通路傳導(dǎo)的途徑是內(nèi)皮素(EDN)與其受體的相互作用。EDN 與其受體EDNRB(一種G蛋白偶聯(lián)受體)的相互作用是角質(zhì)形成細(xì)胞和黑色素細(xì)胞之間關(guān)鍵的旁分泌相互作用之一。在內(nèi)皮素肽中，EDN-1(血管收縮肽)與其受體結(jié)合可介導(dǎo)黑色素細(xì)胞增殖、黑色素生成、遷移等過(guò)程。此外，研究表明，由 EDN-1引發(fā)的黑色素生成伴隨著MITF 介導(dǎo)的糖蛋白跨膜途徑，該蛋白為非轉(zhuǎn)移性黑色素瘤蛋白 b(GPNMB)，這是黑素體形成的關(guān)鍵因素。EDN-1和SCF 之間存在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的相互作用，它通過(guò) EDN-1 誘導(dǎo)的 PKC 激活和 SCF 誘導(dǎo)的c-kit 自身磷酸化(激活)之間的串?dāng)_協(xié)同刺激DNA 和黑色素合成。該過(guò)程啟動(dòng) MAPK 級(jí)聯(lián)以進(jìn)一步作用于黑色素生成的下游途徑。

       研究表明，白藜蘆醇處理HT-144 細(xì)胞可使其以濃度依賴性抑制其增殖，通過(guò)調(diào)控 MEK/ERK 通路加強(qiáng) CREB 的表達(dá)。槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷 (QCGG)通過(guò)細(xì)胞外信號(hào)相關(guān)蛋白激酶(ERK)激活，降低酪氨酸和酪氨酸相關(guān)蛋白的表達(dá)，隨后下調(diào) CREB、p38 和MITF，從而減少黑色素合成等。川陳皮素能劑量依賴方式降低EDN和SCF誘導(dǎo)的CREB磷酸化和MITF的表達(dá)，下調(diào)TYR的表達(dá)，進(jìn)一步抑制EDN和SCF誘導(dǎo)的人黑素細(xì)胞中黑色素的合成。在三維人體表皮模型中，川陳皮素也降低EDN和SCF誘導(dǎo)的MITF和TYR的表達(dá)，進(jìn)而抑制黑色素的合成。醉茄提取物可降低EDN-1誘導(dǎo)的人黑素細(xì)胞中TYR的表達(dá)，也對(duì)SCF誘導(dǎo)的人表皮替代物（HEEs）的色素沉著有消除作用，但對(duì)TYR活性無(wú)直接抑制作用。

       4、Wnt/β-catenin信號(hào)通路及其植物原料

       Wnts 是富含半胱氨酸的分泌型糖蛋白，在胚胎發(fā)育過(guò)程中具有重要功能，特別是神經(jīng)嵴細(xì)胞。Wnt 信號(hào)通路影響細(xì)胞命運(yùn)、增殖、分化及遷移。Wnt 蛋白調(diào)節(jié)的信號(hào)通路包括經(jīng)典通路(β-cateni依賴性通路)和非經(jīng)典通路(β-catenin 非依賴性通路)。Wnt 蛋白質(zhì)與G 蛋白偶聯(lián)受體(Frizzled)結(jié)合激活經(jīng)典途徑，導(dǎo)致GSK3β 失活(在Ser21/9 磷酸化)，隨后 β-catenin 在細(xì)胞質(zhì)中積累并易位至細(xì)胞核。在細(xì)胞核內(nèi)，β-catenin 與淋巴增強(qiáng)因子-T 細(xì)胞因子(LET-TCF)形成復(fù)合物增加 MITF 基因的表達(dá)，核 β-catenin 水平升高可增加 MITF 的表達(dá)，從而增加黑色素瘤細(xì)胞的存活和增殖，刺激黑色素生成。P21 激活的激酶4(PAK4)是CREB 的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，作用于 MITF 上游，激活的 PAK4 通過(guò)兩種不同的信號(hào)途徑促進(jìn)黑色素生成：CREB/MITF/酪氨酸酶和 β-catenin/MITF 信號(hào)途徑。PAK4可通過(guò)雙重機(jī)制穩(wěn)定 β-catenin，一是直接增強(qiáng) Ser675 位點(diǎn)的 β-catenin 磷酸化，抑制其降解；二是在 S33/37 阻斷 β-catenin 的磷酸化，這是泛素化依賴性降解的指標(biāo)。凡是對(duì)該通路中所涉及因子有影響的物質(zhì)均可能會(huì)影響其信號(hào)傳導(dǎo)，從而起到調(diào)節(jié)黑色素生成的作用。

       柚皮素在體外系統(tǒng)中沒(méi)有直接調(diào)節(jié)酪氨酸酶活性但是在 B16-F10細(xì)胞中可通過(guò)激活 PI3K/Akt 或 Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，刺激其細(xì)胞內(nèi)酪氨酸酶活性。草豆蔻中的查爾酮小豆蔻明能夠促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)β-catenin的降解，下調(diào)黑色素生物合成途徑相關(guān)蛋白的表達(dá)（包括MITF和TYR），從而抑制細(xì)胞中黑色素的生成。穿心蓮內(nèi)酯能抑制B16黑素瘤細(xì)胞中黑色素的合成和TYR的表達(dá)。

       5、NO/ cGMP信號(hào)通路及其植物原料

       NO 是一種可擴(kuò)散的自由基，在多種細(xì)胞和組織中具有多效的生物調(diào)節(jié)作用。黑色素細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞響應(yīng)炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生 NO，角質(zhì)形成細(xì)胞中 NO 的產(chǎn)生是由紫外輻射引起的。通過(guò)激活第二信使，NO 增加酪氨酸酶活性和黑色素生成，因此是影響黑色素生成的自分泌和旁分泌分子。 可溶性鳥苷酸環(huán)化酶(sGC)是 NO 的主要受體，一旦由角質(zhì)形成細(xì)胞產(chǎn)生，NO 直接與含有血紅素的蛋白質(zhì) sGC 結(jié)合使其活性增加，進(jìn)而催化 GTP 轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)第二信使環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)，因此導(dǎo)致 MITF 表達(dá)和黑色素生成。而且細(xì)胞內(nèi) cGMP水平還可影響蛋白激酶G(PKG)的活性，這種酶磷酸化可激活另一種促進(jìn)酪氨酸酶表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子—蛋白1， 進(jìn)而調(diào)節(jié)黑色素的生成。通過(guò) cGMP 途徑增強(qiáng)酪氨酸酶基因表達(dá)可能是 NO 誘導(dǎo)的黑色素生成的主要機(jī)制。但它還可能參與酪氨酸酶 mRNA 的誘導(dǎo)，在氧氣存在時(shí)NO 與黑色素相關(guān)的代謝物 DHICA 反應(yīng)，導(dǎo)致黑色素樣色素的沉積。除此之外，NO 還對(duì)其他信號(hào)通路有影響，有研究表明， NO 途徑可提高M(jìn)C1R 的表達(dá)并刺激 α-MSH的分泌以增強(qiáng)黑色素生成的α-MSH 途徑。

       香草酸能通過(guò)阻斷NO/PKG信號(hào)通路來(lái)抑制黑色素的合成：香草酸通過(guò)下調(diào)細(xì)胞內(nèi)NO含量、GC和蛋白激酶G（PKG）活性、cGMP濃度、NOS活性以及CREB的磷酸化，從而降低黑色素的生物合成。另外，香草酸也能下調(diào)α-MSH誘導(dǎo)的B16F10黑素瘤細(xì)胞中MITF和TYR的表達(dá)，降低TYR活性和抑制黑色素的合成。

       6、其他信號(hào)通路及其植物原料

       除了上述的調(diào)控黑色素生成的主要信號(hào)通路，還有其他途徑也可參與黑色素生成，例如， MHY884 是一種酪氨酸酶抑制劑，可在 Thr23位點(diǎn)抑制 Akt 活化及 Akt 介導(dǎo)的 IKKα 磷酸化，減弱UVB 誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，導(dǎo)致NF-κB 活性降低，進(jìn)而調(diào)控黑色素生成。 Incontinentia pigmenti (IP) 和 Ectodermal dysplasia (ED) 在NF-κB 信號(hào)傳導(dǎo)中表達(dá)缺陷而使皮膚色素沉著異常。此外，一些細(xì)胞因子在黑色素細(xì)胞增殖、分化、黑色素生成中發(fā)揮重要作用，比如，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 β (TGF-β)，一種角質(zhì)形成細(xì)胞衍生因子，在沒(méi)有紫外線照射時(shí)，通過(guò)誘導(dǎo) Smad 信號(hào)而抑制 Pax3 (The paired box 3，配對(duì)盒 3) 的褪黑細(xì)胞分化；紫外線照射激活 Jun N-末端激酶激活蛋白 1通路而抑制 TGF-β 在角質(zhì)形成細(xì)胞內(nèi)的產(chǎn)量，最終導(dǎo)致黑色素的生成。骨形態(tài)遺傳細(xì)胞 (BMP)是 TGF-β 家族的重要成員，其中，BMP2、 BMP6可通過(guò)調(diào)節(jié)酪氨酸酶而增加黑色素生成，BMP4則抑制黑色素生成?；境衫w維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子 (HGF)、白血病抑制因子 (LIF) 等細(xì)胞因子也會(huì)參與調(diào)控黑色素生成。

       咖啡酸苯乙酯 (CAPEE) 可抑制 MITF 與M-box 的結(jié)合而降低相關(guān)蛋白 TYR、 TRP-1、TRP-2 的表達(dá)，但不會(huì)影響 MITF 的表達(dá)。何首烏中的醌類成分大黃素，能下調(diào)TYR、TRP1和TRP2的mRNA和蛋白的表達(dá)，進(jìn)一步降低細(xì)胞中TYR的活性和抑制黑色素的合成。人參皂苷F1能促進(jìn)正常人表皮黑素細(xì)胞產(chǎn)生IL-13，而IL-13顯著降低TYR和TRP2的mRNA和蛋白的表達(dá)，從而抑制黑色素的合成使得正常人表皮黑素細(xì)胞明顯變亮。臺(tái)灣火棘中的3, 6-二羥基-2, 4-二甲氧基二苯并呋喃，可通過(guò)下調(diào)正常人表皮黑素細(xì)胞中的上游轉(zhuǎn)錄因子PAX3，進(jìn)一步下調(diào)MITF mRNA的表達(dá)以及下游TYR，TRP1和TRP2的表達(dá)，從而降低正常人表皮黑素細(xì)胞中TYR的活性。積雪草中的積雪草苷可通過(guò)下調(diào)節(jié)MITF表達(dá)，降低TYR的mRNA的表達(dá)來(lái)抑制黑色素的合成，從而降低黑素細(xì)胞中的黑色素含量。

       近年來(lái)，在尋找新的黑色素合成抑制劑和作用機(jī)理研究過(guò)程中，報(bào)道了大量天然的，特別是來(lái)自植物的通過(guò)不同信號(hào)通路抑制黑色素合成的提取物和單體。不過(guò)，值得注意的是，就皮膚美白功效而言，已經(jīng)列入化妝品原料的植物提取物成功開發(fā)為黑色素合成抑制劑產(chǎn)品仍需進(jìn)一步驗(yàn)證其功效，而對(duì)于暫未列入化妝品原料目錄的提取物需進(jìn)行原料申報(bào)，獲得批準(zhǔn)后方可應(yīng)用于化妝品中。

       上篇回顧：《抑制黑色素合成的信號(hào)通路及其相關(guān)植物提取物簡(jiǎn)介（上篇）》

       參考資料

       [1]任倩倩,吳華,金建明.化妝品植物原料（Ⅳ）——抑制黑色素合成信號(hào)通路的植物美白原料的研究與開發(fā)[J].日用化學(xué)工業(yè),2021,51(07):590-597.

       [2]趙美娟,戶晶晶,倪輝,姜澤東,王力.黑色素生成信號(hào)通路研究進(jìn)展[J].生物工程學(xué)報(bào),2019,35(09):1633-1642.DOI:10.13345/j.cjb.190084.

       [3]馬梓育,陸洋.體內(nèi)黑色素合成、調(diào)控及常用天然、中藥來(lái)源的黑色素抑制劑[J].中國(guó)中藥雜志,2020,45(24):5898-5916.DOI:10.19540/j.cnki.cjcmm.20200818.601.

       作者簡(jiǎn)介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營(yíng)養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。