3、MAPK信號通路及其植物原料

       在表皮中，角質(zhì)形成細胞響應(yīng)包括衰老在內(nèi)的各種刺激分泌大量細胞因子，稱為干細胞因子(SCF)，其在調(diào)節(jié)人黑色素細胞的生命周期以及其他因素中起關(guān)鍵作用。MAPK信號途徑中的激酶MEK 和ERK 涉及黑色素細胞受體的激活，配體通過與受體細胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合激活復(fù)雜機制(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)信號配體 SCF 與細胞表面上的c-Kit 受體結(jié)合時，Ras 激活B-raf 激酶，然后激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)級聯(lián)。MAPK家族蛋白包括細胞外信號調(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，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啟動子區(qū)域的CRE 共有基序結(jié)合以上調(diào)表達MITF基因。 p38的磷酸化激活 MITF 表達，反過來上調(diào)黑色素生成相關(guān)蛋白，進而影響黑色素合成。

       另外一個激活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)形成細胞和黑色素細胞之間關(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)黑色素細胞增殖、黑色素生成、遷移等過程。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 之間存在細胞內(nèi)信號的相互作用，它通過 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。該過程啟動 MAPK 級聯(lián)以進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 細胞可使其以濃度依賴性抑制其增殖，通過調(diào)控 MEK/ERK 通路加強 CREB 的表達。槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷 (QCGG)通過細胞外信號相關(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，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，下調(diào)TYR的表達，進一步抑制EDN和SCF誘導(dǎo)的人黑素細胞中黑色素的合成。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，進而抑制黑色素的合成。醉茄提取物可降低EDN-1誘導(dǎo)的人黑素細胞中TYR的表達，也對SCF誘導(dǎo)的人表皮替代物（HEEs）的色素沉著有消除作用，但對TYR活性無直接抑制作用。

       4、Wnt/β-catenin信號通路及其植物原料

       Wnts 是富含半胱氨酸的分泌型糖蛋白，在胚胎發(fā)育過程中具有重要功能，特別是神經(jīng)嵴細胞。Wnt 信號通路影響細胞命運、增殖、分化及遷移。Wnt 蛋白調(diào)節(jié)的信號通路包括經(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 在細胞質(zhì)中積累并易位至細胞核。在細胞核內(nèi)，β-catenin 與淋巴增強因子-T 細胞因子(LET-TCF)形成復(fù)合物增加 MITF 基因的表達，核 β-catenin 水平升高可增加 MITF 的表達，從而增加黑色素瘤細胞的存活和增殖，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 通過兩種不同的信號途徑促進黑色素生成：CREB/MITF/酪氨酸酶和 β-catenin/MITF 信號途徑。PAK4可通過雙重機制穩(wěn)定 β-catenin，一是直接增強 Ser675 位點的 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)。凡是對該通路中所涉及因子有影響的物質(zhì)均可能會影響其信號傳導(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)中沒有直接調(diào)節(jié)酪氨酸酶活性但是在 B16-F10細胞中可通過激活 PI3K/Akt 或 Wnt/β-catenin 信號通路，刺激其細胞內(nèi)酪氨酸酶活性。草豆蔻中的查爾酮小豆蔻明能夠促進細胞內(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（包括MITF和TYR），從而抑制細胞中黑色素的生成。穿心蓮內(nèi)酯能抑制B16黑素瘤細胞中黑色素的合成和TYR的表達。

       5、NO/ cGMP信號通路及其植物原料

       NO 是一種可擴散的自由基，在多種細胞和組織中具有多效的生物調(diào)節(jié)作用。黑色素細胞和角質(zhì)形成細胞響應(yīng)炎性細胞因子產(chǎn)生 NO，角質(zhì)形成細胞中 NO 的產(chǎn)生是由紫外輻射引起的。通過激活第二信使，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，進而催化 GTP 轉(zhuǎn)化為細胞內(nèi)第二信使環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)，因此導(dǎo)致 MITF 表達和黑色素生成。而且細胞內(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酪氨酸酶表達的轉(zhuǎn)錄因子—蛋白1， 進而調(diào)節(jié)黑色素的生成。通過 cGMP 途徑增強酪氨酸酶基因表達可能是 NO 誘導(dǎo)的黑色素生成的主要機制。但它還可能參與酪氨酸酶 mRNA 的誘導(dǎo)，在氧氣存在時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 還對其他信號通路有影響，有研究表明， NO 途徑可提高MC1R 的表達并刺激 α-MSH的分泌以增強黑色素生成的α-MSH 途徑。

       香草酸能通過阻斷NO/PKG信號通路來抑制黑色素的合成：香草酸通過下調(diào)細胞內(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黑素瘤細胞中MITF和TYR的表達，降低TYR活性和抑制黑色素的合成。

       6、其他信號通路及其植物原料

       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，進而調(diào)控黑色素生成。 Incontinentia pigmenti (IP) 和 Ectodermal dysplasia (ED) 在NF-κB 信號傳導(dǎo)中表達缺陷而使皮膚色素沉著異常。此外，一些細胞因子在黑色素細胞增殖、分化、黑色素生成中發(fā)揮重要作用，比如，轉(zhuǎn)化生長因子 β (TGF-β)，一種角質(zhì)形成細胞衍生因子，在沒有紫外線照射時，通過誘導(dǎo) Smad 信號而抑制 Pax3 (The paired box 3，配對盒 3) 的褪黑細胞分化；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)遺傳細胞 (BMP)是 TGF-β 家族的重要成員，其中，BMP2、 BMP6可通過調(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維細胞生長因子(bFGF)、肝細胞生長因子 (HGF)、白血病抑制因子 (LIF) 等細胞因子也會參與調(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，但不會影響 MITF 的表達。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，進一步降低細胞中TYR的活性和抑制黑色素的合成。人參皂苷F1能促進正常人表皮黑素細胞產(chǎn)生IL-13，而IL-13顯著降低TYR和TRP2的mRNA和蛋白的表達，從而抑制黑色素的合成使得正常人表皮黑素細胞明顯變亮。臺灣火棘中的3, 6-二羥基-2, 4-二甲氧基二苯并呋喃，可通過下調(diào)正常人表皮黑素細胞中的上游轉(zhuǎn)錄因子PAX3，進一步下調(diào)MITF mRNA的表達以及下游TYR，TRP1和TRP2的表達，從而降低正常人表皮黑素細胞中TYR的活性。積雪草中的積雪草苷可通過下調(diào)節(jié)MITF表達，降低TYR的mRNA的表達來抑制黑色素的合成，從而降低黑素細胞中的黑色素含量。

       近年來，在尋找新的黑色素合成抑制劑和作用機理研究過程中，報道了大量天然的，特別是來自植物的通過不同信號通路抑制黑色素合成的提取物和單體。不過，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)品仍需進一步驗證其功效，而對于暫未列入化妝品原料目錄的提取物需進行原料申報，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通路及其相關(guān)植物提取物簡介（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.黑色素生成信號通路研究進展[J].生物工程學(xué)報,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、中藥來源的黑色素抑制劑[J].中國中藥雜志,2020,45(24):5898-5916.DOI:10.19540/j.cnki.cjcmm.20200818.601.

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