文摘
暴露于紫外线光引发的快速生成和积累活性氧(ROS)在皮肤细胞,与氧化应激增加的后果,因此在光老化。外源性补充膳食抗氧化剂和/或皮肤的预处理与antioxidant-based乳液之前阳光照射可能是老年性皮肤病态问题的制胜战略。在这种背景下,植物产生许多次生代谢产物,以保护自己免受紫外线辐射,这些化合物还可以防止皮肤光老化。抗坏血酸和类胡萝卜素的酚类化合物,来源于不同的植物物种,能够保护皮肤防止紫外线渗透,减少炎症和氧化应激反应,并影响几个生存信号通路。在本文中,我们关注的双重角色氧化剂在细胞代谢和环境和异型生物质代理参与皮肤光老化。此外,我们讨论膳食抗氧化剂来自水果和蔬菜的保护作用并报告他们的衰老和减少氧化应激通路有关。
1。介绍
活性氧(ROS)通常在细胞代谢产生,但是,当自由基和抗氧化剂之间的平衡倾向于前者,他们还可以参加一个病理过程称为氧化应激。氧化应激可能导致细胞损伤,从而导致多种疾病的发展,以及老化(1]。与老化,出现细胞内源性抗氧化系统的性能下降;因此,老年人更容易受到氧化应激(2,3]。几次要植物代谢物具有抗氧化活性,研究了预防、延缓和控制的发展与年龄相关的疾病(4]。皮肤被认为是最大的器官保护作用与外部有害源,如紫外线辐射。特别是,暴露于紫外线光触发ROS的快速生成和积累在皮肤细胞,这可能会导致光老化。在本文中,我们集中我们的注意力在氧化剂的作用在生理环境和在病理条件下,特别关注皮肤光老化。然后,抗氧化剂的水果和蔬菜的保护作用进行了探讨。他们的衰老,细胞内氧化应激通路的活性有关,据报道。
2。生理作用的氧化剂
所有的生命过程是由氧化还原信号;因此,维护一个生理水平的氧化剂对细胞的正常运作是强制性的。这可以通过打开/关闭一些调控通路或程序性细胞死亡。氧化剂负责一个众所周知的过程,衰老,因为他们参与端粒缩短。不同作者表明,细胞生长在强氧化环境的存在寿命较短而细胞生长在低氧张力(5- - - - - -7]。事实上,氧是最丰富的氧化剂之一。这种化学元素是必要的对于所有有氧生物和充当终端氧化剂在线粒体呼吸链,这是细胞能量的主要来源(8]。在真核细胞中,氧气可以部分减少一些酶和非酶的反应,从而诱导活性中间体的生产,如超氧化物自由基(O2•−)、过氧化氢(ROO•)、烷氧基的(罗•)和羟基(HO)•),即活性氧(ROS)。需要稳定的所有这些分子与其他分子的反应,如一氧化氮(NO)•),形成活性氮物种(RNS)的方法。这构成了基础的形成大量的额外的氧化信号元素,包括高活性和潜在的破坏性过氧亚硝基(ONOO−)[9,10]。ROS和RNS可能目标半胱氨酸硫醇,导致氧化修改和活性硫物种的形成(RSS) (11]。
尽管如此,一个小,无毒增加ROS水平起着关键作用的预防起义协助不同的疾病的免疫系统,调节细胞信号,扮演一个重要角色在细胞凋亡12]。事实上,ROS能改变线粒体膜电位和诱导细胞色素c的释放,导致半胱天冬酶激活(13]。细胞氧化剂主要副产品的内生过程:(1)线粒体ATP生产,(2)吞噬作用,(3)β长链脂肪酸的氧化(甜),和(4)其他代谢途径,如炎症(14,15]。修理而造成的损害,正常情况下,自由基是一类分子抗氧化剂。然而,当抗氧化防御并不足够,也就是说,当过量的自由基生成,细胞发生氧化应激。在这种情况下,一些损害可能发生在蛋白质、酶、脂质、核酸的水平。在后者,生产活性单线态氧反应DNA碱基。更详细,当单一氧气与鸟嘌呤,反应过程生成8-oxo-7 8-dihydro-2脱氧鸟苷(8-oxo-dG) [16]。而鸟嘌呤与胞嘧啶,通常对8-oxo-dG对腺嘌呤;因此,将翻译结果点突变突变蛋白。
一般来说,细胞损伤可能会导致下游细胞信号以及各种各样的疾病,如心血管疾病、神经退行性疾病,癌症,衰老,也包括皮肤老化(17- - - - - -25]。
3所示。环境和异型生物质代理参与皮肤老化
老化是一个复杂的生物过程,导致进行性恶化的解剖结构和生理功能的器官26]。身体的皮肤最外层屏障和最大的器官,和它的变化是最明显的衰老迹象。事实上,随着年龄增长,皮肤失去它的一些属性,如弹性、厚度、和颜色27]。正常的细胞氧化代谢可以产生不同的副产品负责分子破坏,从而导致皮肤老化(内在老化)。然而,据报道,80 - 90%的皮肤老化是由于环境和异型生物质代理(外在老化)26,28]。
一些外部因素可能是引起自由基的生产,因此皮肤老化。其中,值得一提的是空气和水污染物,烟草烟雾,不同的有机溶剂,一些药物(如博来霉素和庆大霉素),厨房垃圾(即。、使用油和脂肪)和重型或过渡金属(如铅、镉、汞和铁)([18)和引用)。具体来说,空气污染包括生物和气态污染物,以及微粒。污染被报道对皮肤造成的有害影响以不同的方式(29日]:(a)超细颗粒可以穿透组织和定位在线粒体,从而诱导活性氧生成(30.];(b)柴油机排气微粒诱导激活炎症级联的角化细胞(31日];(c)污染物的催化剂的芳基碳氢化合物受体(AhR),配体依赖性转录因子调节细胞增殖,胞质炎症,和杀菌作用32];和(d)污染物可以改变皮肤微生物区系(33,34]。另一个外部压力因素是砷。这个化学元素广泛存在于食品,水,空气,土壤和三价(主要是发现3 +,如亚砷酸钠和三氧化二砷)或五价的(5 +)无机形式。有很多证据证明三氧化二砷的危害主要是由于其无机状态,而不是有机形式(35- - - - - -37),因为它诱发细胞内自由基的生成,因此,导致氧化应激,导致氧化DNA损伤,最后到细胞凋亡(38- - - - - -42]。
吸烟很长一段时间一直低估了压力因素及其损害结果与预期寿命的增加更明显(43,44]。吸烟可以追溯到早在公元前5000年在美洲在萨满仪式45),但第一个报告描述了吸烟与癌症之间的联系是在1928年出版46]。到目前为止,在PubMed,有超过53000个研究关于这一主题的条目。尽管如此,数以百万计的人们继续吸烟和癌症的风险,以及皮肤过早老化,被忽略47,48]。
如今,阳光是最有害的外生因素能够诱导活性氧的形成。太阳光的光谱包括红外能量(超过760海里),可见光(400 - 760海里),和紫外线(UV)光(低于400海里)49]。紫外线辐射可以进一步分为UVA (400 - 315 nm), UVB (315 - 280 nm),短波紫外线(280 - 100海里)。光生物学的反应大多是由暴露在UVA和UVB辐射。紫外线辐射是干细胞DNA损伤的主要原因;他们可以导致损耗的干细胞干细胞利基和损伤,最终导致光诱导的皮肤老化(50]。特别是在UVB范围,直接光吸收主要通过DNA导致相邻嘧啶二聚反应。然而,紫外线辐射被认为是比这更危险的,尽管他们是弱吸收DNA,他们可以激发内源性生色团,导致DNA损伤。此外,一些内源性和外源性分子,一旦暴露在光激励,会导致活性氧的形成(51]。
4所示。皮肤光老化是氧化应激的结果
暴露于紫外线照射诱发photochronical代ROS,激活细胞表面生长因子,细胞因子受体,和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶(52]。这引起细胞内的信号传播通过磷酸化的酪氨酸残基受体及其相关蛋白激酶(53]。特别是,两个核转录因子激活蛋白1 (AP-1)和核因子-κB (NF -κB),参与基因基质降解酶的转录和促炎细胞因子,分别被激活(54]。这些转录因子与皮肤干燥、色素沉着,松弛,深深的皱纹55,56,激活细胞凋亡(57,58]。
然而,光老化是一个累积的过程,很多因素,如阳光照射的程度和皮肤色素。事实上,它已经表明,浅肤色的人,生活在阳光明媚的国家,发达国家更容易皮肤癌症,如基底细胞癌、鳞状细胞癌、黑色素瘤(54]。
隐藏老化的影响,几个人接受整形手术。然而,在大多数情况下,这种做法是昂贵的,入侵,可能导致并发症。在这种背景下,开发新的抗衰老的治疗越来越多的重要性。
在过去的十年里,不同的研究表明,时间老化和老化激活相同的氧化应激相关通路。然而,光老化占大约80%的老龄化带来的不利影响。在这种背景下,已知的抗氧化剂抑制氧化引起的损失,由活性氧引起的,如本文所述第五段(54,59,60]。
5。抗氧化剂作为拮抗剂ROS的皮肤疾病
有氧世界的特点是高水平的有毒的氧的副产品。生存在这种不利的环境下,有机体发展抗氧化系统来保护自己。Khlebnikov等人抗氧化剂定义为“任何物质,直接或间接地进行清除ROS上调抗氧化防御行为或抑制ROS生产”(61年]。然而,抗氧化剂也以形成一个新的能力,更稳定的自由基,通过分子内氢键和进一步氧化62年]。此外,抗氧化剂可以调节基因的表达诱导核的易位factor-erythroid两个相关因子2 (Nrf-2)胞质细胞核,在离解的抑制剂,Kelch-like红细胞细胞衍生蛋白1 (Keap-1)。Nrf-2,一旦在细胞核中,可以结合抗氧化反应元素(是)和诱发应激反应基因的转录,如谷胱甘肽S-transferase(销售税)、血红素oxygenase-1 (HO-1)和NAD (P) H:醌受体氧化还原酶1 (NQO1) [14,63年,64年]。从氧化应激细胞的防御系统由一个网络互动的不同作用的抗氧化剂在不同层次和不同机制,总结在表1。
属于第一道防线的抗氧化剂抑制自由基的形成,而二线抵消链的起始和/或破坏自由基的链增长反应。氧化应激后,细胞能诱导新创酶的转录和翻译,参与修复过程。如果细胞能够抵消压力的负面影响伤害,它将接受适应和恢复生理抗氧化水平。另一方面,在长期或过度压力的情况下,细胞将经历程序性细胞死亡,示意图如图1。
一般来说,抗氧化剂可以作为内生分组,即产生的身体,和外生,也就是说,从饮食中获得。第一节课可分为酶和非酶的防御。第一组包括超氧化物歧化酶(SOD) (65年),过氧化氢酶(65年)、谷胱甘肽过氧化物酶(65年),而非酶的后卫包括铁和铜包细胞外蛋白质(如白蛋白、转铁蛋白,乳铁蛋白,结合珠蛋白,和血浆铜蓝蛋白)(66年]以及其他细胞的化合物(如醌类、谷胱甘肽、尿酸、胆红素)(66年]。
酶和非酶的捍卫者是互补的,因为他们的行为对不同氧化物种在不同细胞的隔间。此外,他们有可能行为不当与外源性抗氧化剂系统协同的方式。这最后的家庭可分为合成抗氧化剂和天然抗氧化剂。为每一个类被发表在表一些例子2,重点是抗氧化剂可以防止皮肤光老化。
6。水果和蔬菜一样强大的抗衰老的抗氧化剂来源
外源性补充膳食抗氧化剂和/或皮肤的预处理与antioxidant-based乳液在阳光照射可能会赢得战略对老年性皮肤氧化损伤(86年]。实际上,定期摄入维生素、多不饱和脂肪酸,多酚植物来源已被证明有助于预防与年龄相关的疾病。寻找有效的天然化合物能够抵御光老化的有害影响近年来一直在加剧。的确,分子与抗衰老的潜在的列表中提取的不同部分的植物物种的数量不断增长(87年,88年]。
在这种背景下,植物产生许多次生代谢产物,以保护自己免受紫外线辐射,这些分子可以作为天然抗氧化剂可以防止皮肤光老化。这些活性化合物可以保护皮肤吸收紫外线辐射(i),(2)抑制自由基反应紫外线诱导的细胞,和(3)调节内源性抗氧化剂和炎症系统(4,89年]。
在下面评论的一部分,我们将描述这些天然的抗氧化剂,这些化合物的植物通常是提取及其在光老化作用。
6.1。酚类化合物
天然化合物用来对付光老化包括酚类化合物,包括类黄酮(儿茶素、异黄酮、原花青素,花青素),酚酸(苯甲酸、高卢和肉桂酸)和对称二苯代乙烯来源于植物如茶、葡萄,佛手柑,fernblock,洛依柏丝,西柚,红橙4,88年,90年]。所有这些化合物可以预防辐射的渗透到皮肤,此外,他们可以减少炎症,氧化应激,并影响几个信号通路,以保护皮肤免受紫外线损伤(4]。我们最近表明,两个酚类化合物,二甲花翠素和花青色素,从水果中提取的巴西莓树(音乐女神oleracea集市),南美,能够抵消UVA-induced氧化应激在永生的成纤维细胞(74年]。事实上,预培养的UVA-irradiated BALB / 3 t3细胞与巴西莓酚类化合物干扰ROS生产和维持谷胱甘肽水平和脂质过氧化与正常细胞水平(74年]。在另一篇论文中,我们展示了水提取物的有利影响仙人掌属植物ficus-indical .扁平的叶状茎对人类角质细胞(91年]。特别是,酚类化合物eucomic和piscidic酸被认为是主要的活跃分子对UVA-induced负责保护角化细胞氧化应激和细胞凋亡91年]。
几项研究已经证明了葡萄的促进健康的影响(葡萄)对老年性疾病。这是由于高含量的酚类化合物在这种植物。事实上,葡萄籽和皮构成丰富的多酚包括槲皮素、儿茶素,表儿茶素没食子酸和寡聚原花青素,4,92年]。最近,它也已经发现,葡萄茎提取物,葡萄树的一部分丰富的酚类化合物,能够减少UVB-induced氧化损伤(93年]。事实上,茎的局部应用的葡萄提取物对小鼠皮肤UVB治疗前能够防止表皮厚度、红斑、色素沉着,肥大细胞和炎性中性粒细胞入渗,胶原蛋白降解,和cox - 2的表达,Nrf-2, HO-1基因(93年]。
葡萄籽也富含植物抗毒素白藜芦醇(trans-3 4 ,5-trihydroxy-stilbene)多酚抗氧化剂具有较强的抗炎和抗增殖活动(4,87年]。单个应用程序的白藜芦醇在无毛小鼠皮肤暴露于UVB辐射导致皮肤水肿,抑制环氧酶、鸟氨酸脱羧酶诱导脂质过氧化反应在皮肤上(4,76年]。有趣的是,人类皮肤已被证明为白藜芦醇有特定的结合位点。最近看过的Davinelli和他的同事们(94年),白藜芦醇与特定约束力的合作伙伴之间的相互作用是能够阻止凋亡事件和角化细胞中线粒体功能紊乱,延缓皮肤衰老。在人类角质细胞,白藜芦醇也可以调节细胞因子(il - 6、引发和TNF -α)水平和促进HSP70的表达,一个因素重要的细胞修复和cytoprotection ([75年)和引用)。然而,每个人都应该记住,白藜芦醇溶解度很低,灵敏度高氧化,从而使这个分子很不稳定([94年)和引用)。
人工干预的研究也进行了,他们中的大多数都集中在补充的儿茶素(EGCG)从绿茶。在这些研究中,人类被试接受800毫克的EGCG,一剂或分为两剂,这种治疗持续减少暴露于紫外线辐射造成的红斑的大小(95年]。要注意当地的EGCG浓度,当测试纳米浓度,它作为抗氧化剂,而当测试μ浓度范围,EGCG充当prooxidant [96年]。对人类受试者在另一项研究中,高剂量的黄烷醇可可粉减轻红斑大小在紫外线辐射(97年]。
6.2。维生素C
维生素C(抗坏血酸)是一个重要的辅助因子在几个酶反应,但因为它由人体不能合成,必须引入生物的饮食(98年]。抗坏血酸的抗氧化活性,发现在针叶等水果,橘子,柠檬,橘子,番茄,正是一个好的候选人作为保护化合物对紫外线照射(99年,One hundred.]。番茄(茄属植物lycopersicum水果是很好的抗坏血酸。值得注意的是,我们最近演示了一个抗坏血acid-enriched番茄基因型的战斗能力UVA诱导的氧化应激在正常的人类角质细胞83年]。特别是预处理细胞与抗坏血酸或番茄提取物在UVA照射能够维持活性氧,谷胱甘肽和脂质过氧化水平的基础水平,没有证据表明细胞凋亡或炎症83年]。这些发现证实了Pullar et al .,谁表明,抗坏血酸可以防止脂质过氧化和保护角化细胞暴露于紫外线辐射从细胞凋亡One hundred.]。在人类中,人们已经发现,抗坏血酸作为photoprotectant剂量高于最小红斑量,刺激胶原蛋白的合成,防止UVA / B辐射损害,减轻皮肤炎症(86年,99年,One hundred.]。最后,它已经表明,局部应用抗氧化剂的混合物葡萄籽提取物,维生素E,泛醌,抗坏血酸是能够保护人体皮肤免受红外辐射诱导金属蛋白酶- 1 upregulation [101年]。不幸的是,许多因素影响维生素C稳定性,如它的浓度、温度、pH值用于水配方(这应该使用pH值低于pKa) (102年]。
6.3。类胡萝卜素
类胡萝卜素是膳食抗氧化剂,证明光保护活动。光合作用的植物中,这些化合物是组件机械从哪里作为辅助聚光色素和保护photooxidative损伤(103年]。几类胡萝卜素的光保护作用已经被干预调查研究人类,carotenoid-rich饮食被追究的能力减少红斑大小在紫外线辐射(104年- - - - - -106年),即使长期(至少十周)对于成功的干预是必要的(106年]。
在类胡萝卜素中,βcanthaxanthin,胡萝卜素、番茄红素和叶黄素,来自不同植物来源,如西红柿、胡萝卜和藻类是最丰富的107年]。类胡萝卜素辣椒红辣椒红素和辣椒(甜椒l .)水果也被发现有保护特性对UVB-induced人类皮肤成纤维细胞DNA损伤(88年,108年]。事实上,与这些类胡萝卜素细胞预处理降低UVB-induced DNA链断裂的形成和中和caspase-3激活(108年]。研究β胡萝卜素的保护作用回到70年代早期这个分子显示非常不错的效果。1996年,一个试验是在12年的补充报告β胡萝卜素(50毫克隔天)在健康男性,但没有表现出任何保护作用从黑色素瘤起义109年]。
此外,安全问题最近引起了对其补充了很长一段时间(79年]。虽然β-胡萝卜素的光保护作用被认为起源于它的抗氧化性能,一些研究记录prooxidant的影响β胡萝卜素。出于这个原因,最近的研究重点是以外的类胡萝卜素β胡萝卜素,如番茄红素,番茄的主要类胡萝卜素。我们最近表明,番茄提取物,富含番茄红素,有效地抵消治疗引起的氧化应激引起的不利影响与亚砷酸钠在不同的人类细胞系(80年]。特别是,我们发现类胡萝卜素提取新鲜和加工番茄果实显示cytoprotective活动,能够减轻氧化应激引起的活性氧产量,并阻止谷胱甘肽耗竭和脂质过氧化作用80年]。
它已经表明,番茄红素可防止紫外线辐射引起的各种皮肤改变(90年]。作为一个例子,番茄红素已被证明有作用,预防皮肤癌。事实上,番茄红素预曝光UVB-irradiated人类角质细胞被发现扮演多种角色在UVB-irradiated角质细胞,根据损伤的程度,纠正轻度photodamaged细胞损伤和肿瘤出现前的细胞作为细胞毒性剂(110年]。特别是在辐照角质细胞,番茄红素预处理导致巴克斯基因的过度表达,细胞周期延迟在s阶段过渡,由此减少了细胞G0 / G1期[110年]。
在安慰剂对照,双盲、随机研究、口服补充富含蕃茄红素的西红柿营养复杂(TNC)和黄体素已被证明能够保护人体皮肤抵御UVA和长波紫外线UVA / UVB辐射(79年]。特别是,口服补充与TNC抑制UV-induced upregulation血红素oxygenase-1的基因,细胞间粘附分子1和矩阵metallopeptidase 1,氧化应激的指标,photodermatoses,光老化79年]。
几项研究表明,紫外线辐射的保护更有效治疗结合番茄抗氧化化合物,独自番茄红素治疗的影响相比,这可能是由于协同效应不同的番茄植物营养素(79年,111年]。这可能与结构不同的分子之间的相互作用,具有不同的抗氧化性能,可以提供更全面的保护氧化损伤(84年]。
因此,番茄酱的消费已被证明,在随机对照研究中,防止急性和长期photodamage [112年]。特别是,补充的番茄酱在紫外线照射能抑制皮肤红斑和减少线粒体DNA损伤(112年,113年]。此外,它最近表明,无毛和老鼠免疫活性的番茄消费能够防止UVB-induced发展的角化细胞癌(113年]。
7所示。结论
皮肤光老化的结果生成的氧化应激在暴露于紫外线辐射。然而,正常皮肤免受氧化应激的负面影响内源性抗氧化系统,,不幸的是,经过老化期间逐步下降。了多方面的证据支持的假设从植物次生代谢物作为天然抗氧化剂能够减少或延缓生命的发展和发展风格相关的疾病。
膳食的摄入抗氧化剂防止氧化损伤中起着重要的作用;因此,一个正确的饮食对延长寿命是至关重要的。因此,几在体外,在活的有机体内,人工干预的研究表明,抗氧化剂源于天然产品,他们中的大多数认为地中海饮食,尤其有效地保护皮肤光老化,示意图如图报道2。
然而,天然抗氧化剂的使用不仅仅限于口服饮食还包括潜在的局部使用对紫外线辐射。这是可能的,一些天然化合物显示紫外线吸收性能和作为抗氧化剂,从而减少紫外线辐射暴露的破坏性影响。因此,增加皮肤细胞的抗氧化能力通过使用外源性抗氧化剂可以防止UV-induced皮肤损伤的一个有价值的战略。
的利益冲突
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