中药植物雌激素与皮肤疾病
2013-01-22李建民宋丽艳李孟徐艳明高晓波张宁
李建民,宋丽艳,李孟,徐艳明,高晓波,张宁
(黑龙江中医药大学佳木斯学院,黑龙江 佳木斯 154007)
植物雌激素是植物来源的选择性雌激素受体调节剂(SERMs),结构与雌激素相似,一方面能够与雌激素受体结合发挥弱雌激素效应,弥补雌激素不足,另一方面又可以与内源性雌激素竞争性结合雌激素受体,发挥抗雌激素作用,从而抑制雌激素的副作用,有望替代雌激素在防治皮肤系统病变中发挥重要作用[1]。随着研究的不断深入,植物雌激素在皮肤系统疾病的研究日益受到研究者们的关注。因此,对其作用机制的研究自然成为世界关注的热点。本文通过对雌激素与皮肤疾病文献的回顾,希望加深人们对雌激素与皮肤疾病相关关系的理解,深入研究植物雌激素抗皮肤疾病的作用机制,并以此促进疑难皮肤病难愈问题的解决。
1 雌激素与皮肤细胞ER信号通路
皮肤中广泛分布有雌激素受体。雌激素受体分核受体(nER)和膜受体(mER)。nER包括 ERα和ERβ,二者在结构上有高度的同源性,但在编码基因、组织分布和在各组织中的表达明显不同,尤其是与配体结合后产生的生理效应也不同。游离的雌激素分子可以自由进入靶细胞内与nER结合,使后者发生空间构象改变形成二聚体,暴露DNA结合区与DNA序列中的雌激素应答元件(ERE)结合,启动经典的基因组效应。mER虽然尚未完全分离和测序,但在空间上大部分定位于膜小窝结构内,在此结构内,mER能与定位在膜上雌激素结合,直接或间接地激活细胞外信号转导通路,启动非基因组效应。丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路是细胞外信号引起细胞生理反应的共同途径,MAPK家族主要包括三个亚家族:细胞外调节蛋白激酶(ERK1/2)、c-JunN末端蛋白激酶(JNK1/2)和p38 蛋白激酶(p38 MAPK)。ERK主要调节细胞生长和分化,JNK和p38主要介导凋亡。雌激素可以通过MAPK通路调节转录因子的磷酸化,以及胞质蛋白激酶、磷脂酶、骨架蛋白等的转录和翻译。磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)是细胞内重要的信号传导分子,Akt是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,是PI3K的主要下游效应分子之一,PI3K/AKt途径在调节细胞的增殖、凋亡与分化等生理过程起关键性的作用,也是雌激素的主要效应通路。此外,mER可与nER功能互补,相互调节,使细胞在雌激素作用下,既可产生快速的非基因组效应,又可产生持久的基因组效应。
雌激素能够选择性激活人角质形成细胞ERβ,刺激细胞增殖,增加TGF-β的分泌,有效刺激创面愈合[2]。雌二醇能够通过ER介导,显著提高正常人皮肤成纤维细胞和硬皮病患者皮肤成纤维细胞Ⅰ型胶原和层粘连蛋白的表达,在硬皮病的纤维化进程中发挥重要的调节作用[3]。雌二醇可以增加成纤维细胞ER的mRNA和蛋白表达,促进IGF-IR产生,调节脂质代谢,从而影响绝经后女性的伤口愈合[4]。局部使用雌激素可通过激活皮肤成纤维细胞ERK通路,增加下游MMP-1 和I型胶原的表达量,抵抗紫外线引起的皮肤炎症[5]。雌激素可以激活黑素瘤B16 细胞ERK和PI3K/Akt通路,增加MMPs的mRNA和蛋白表达,提高B16 细胞的迁移能力,这种作用可以被他莫昔芬(ER拮抗剂)所逆转[6]。在黑素瘤细胞中,ERβ 在ERα受体的介导下,表现出了增殖抑制作用,ERβ蛋白表达下降可能导致恶性黑色素瘤扩散,目前应用雌激素治疗黑色素瘤仍缺乏充分的基础研究支持[7]。
2 中药植物雌激素与ER信号通路
中药所含植物雌激素成分(phytoestrogen,PE)是从天然植物中提取的结构与内源性雌激素相似的一类化合物,主要包括黄酮类、香豆素类、木脂素类和萜类等。其共性是具有双酚环的结构,与动物雌激素非常近似。植物雌激素能够与ER结合发挥生物学效应,具有雌激素和抗雌激素双重效应,具体效应取决于内源性雌激素的水平和组织类型[8]。单独给予金雀异黄酮可以促进挫折炎症反应的伤口愈合,这种效应能够被ER通路阻断剂拮抗,表明金雀异黄酮通过独立的ER信号通路发挥作用[9]。芒柄花黄素可以通过诱导内皮细胞ERK的磷酸化和抑制p38 MAPK的磷酸化,提高EGR1的表达,促进伤口愈合[10]。葛根素通过ER依赖的Gβ1/PI3K/Akt通路抑制T-BHP诱导的细胞氧化损伤[11]。不同浓度的香豆雌酚、大豆苷元、染料木素和反式白藜芦醇,通过ERα可以激活ERK1/2 和JNK 1/2/3,增加GH3/B6/F10 细胞PRL的释放,作用与雌二醇相似,表明植物雌激素可以通过ERα有效调解非基因效应[12]。桃叶珊瑚苷能够减少HaCaT细胞MMP-1的mRNA和蛋白表达,抗UVB损伤[13]。杜仲提取物及桃叶珊瑚苷能够抑制皮肤成纤维细胞MMP-1、MMP-3 蛋白和mRNA表达,促进胶原合成[14]。汉黄芩素能够下调皮肤成纤维细胞环氧酶等炎症促进酶的表达,抑制前列腺素E2的分泌,发挥抑制皮肤炎症的作用[15]。徐艳明等[16-17]研究发现,以木脂素类、环烯醚萜类和黄酮类为主要成分的杜仲提取物,能够明显对抗紫外线引起的角质形成细胞和真皮成纤维细胞损伤。补骨脂素联合长波紫外线可以治疗银屑病,其机制可能是补骨脂素可以诱导DNA胶联,阻碍DNA的转录和复制,诱导肿瘤抑制因子p53 表达和细胞凋亡[18]。补骨脂素能够降低皮肤成纤维细胞胶原的合成,联合长波紫外线照射可以用于治疗硬皮病[19]。补骨脂素联合长波紫外线照射能够增加黑素细胞活性,修复黑素细胞和角质细胞退化,用于治疗白癜风[20]。补骨脂冻干提取物及补骨脂素能够促进黑素细胞的黑色素转运[21]。补骨脂酚、补骨脂二氢黄酮、补骨脂异查尔酮能够抑制黑素瘤B16 细胞的黑色素生成[22]。补骨脂酚能够抗炎、抗菌、抗氧化、抑制MMPs分泌,可用于治疗痤疮[23]。
3 结语
综上所述,雌激素参与机体多种生理功能的调控,人体各组织、器官、细胞的ER信号通路研究一直是热点,各种新技术、新方法不断应用到该领域的研究中。可见,植物雌激素的生物效应主要通过ER信号通路介导。但目前,植物雌激素对正常人皮肤细胞的生物效应及作用机制的研究较少,植物雌激素与人皮肤细胞ER的具体结合方式,启动的信号转导途径,最终的生物效应等,需要进一步揭示。
[1] Shelly W,Draper MW,Krishnan V,et al.Selective estrogen receptor modulators:an update on recent clinical findings[J].Obstet Gynecol Surv,2008,63(3):163-181.
[2] Merlo S,Frasca G,Canonico PL,et al.Differential involvement of estrogen receptor alpha and estrogen receptor beta in the healing promoting effect of estrogen in human keratinocytes[J].J Endocrinol,2009,200(2):189-197.
[3] Soldano S,Montagna P,Brizzolara R,et al.Effects of estrogens on extracellular matrix synthesis in cultures of human normal and scleroderma skin fibroblasts[J].Ann N Y Acad Sci,2010,1193:25-29.
[4] Makrantonaki E,Vogel K,Fimmel S,et al.Interplay of IGF-I and 17beta-estradiol at age-specific levels in human sebocytes and fibroblasts in vitro[J].Exp Gerontol,2008,43(10):939-946.
[5] Mukherjee PK,Maity N,Nema NK,et al.Bioactive compounds from natural resources against skin aging[J].Phytomedicine,2011,19(1):64-73.
[6] Matsuoka H,Tsubaki M,Yamazoe Y,et al.Tamoxifen inhibits tumor cell invasion and metastasis in mouse melanoma through suppression of PKC/MEK/ERK and PKC/PI3K/Akt pathways[J].Exp Cell Res,2009,315(12):2022-2032.
[7] Giorgi V,Gori A,Alfaioli B,et al.Influence of sex hormones on melanoma[J].J Clin Oncol,2011,29(4):94-95.
[8] Zhao E,Mu Q.Phytoestrogen Biological Actions on Mammalian Reproductive System and Cancer Growth[J].Sci Pharm,2011,79(1):1-20.
[9] Emmerson E,Campbell L,Ashcroft GS.The phytoestrogen genistein promotes wound healing by multiple independent mechanisms[J].Mol Cell Endocrinol,2010,321(2):184-193.
[10] Huh JE,Nam DW,Baek YH,et al.Formononetin accelerates wound repair by the regulation of early growth response factor-1 transcription factor through the phosphorylation of the ERK and p38 MAPK pathways[J].Int Immunopharmacol,2011,11(1):46-54.
[11] Hwang YP,Jeong HG.Mechanism of phytoestrogen puerarin-mediated cytoprotection following oxidative injury:Estrogen receptor-de-pendent up-regulation of PI3K/Akt and HO-1[J].Toxicol Appl Pharmacol,2008,233(3):371-381.
[12] Jeng YJ,Kochukov MY,Watson CS.Membrane estrogen receptor-α-mediated nongenomic actions of phytoestrogens in GH3/B6/F10 pituitary tumor cells[J].J Mol Signal,2009(4):2.
[13] Ho JN,Han-Seo,Seosan,et al.Effects of Aucubin Isolated from Eucommia ulmoides on UVB-induced Oxidative Stress in Human Keratinocytes HaCaT[J].Food Science and Biotechnology,200918(2):475-480.
[14] Ho JN,Lee YH,Lee YD.Inhibitory effect of Aucubin isolated from Eucommia ulmoides against UVB-induced matrix metalloproteinase-1 production in human skin fibroblasts[J].Biosci Biotechnol Biochem,2005,69(11):2227-2231.
[15] Chi YS,Kim HP.Suppression of cyclooxygenase-2 expression of skin fibroblasts by wogonin,a plant flavone from Scutellaria radix[J].Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids,2005,72(1):59-66.
[16] 张宁,陈巧云,徐艳明,等.杜仲对紫外线诱导的人皮肤角质形成细胞光老化模型的影响[J].中医药信息,2010,27(1):31-33.
[17] 徐艳明,张宁,井丽巍,等.杜仲对紫外线致ESF-1 细胞光老化保护作用的研究[J].中国实验方剂学杂志,2011,17(7):147-150.
[18] Derheimer FA,Hicks JK,Paulsen MT,et al.Psoralen-induced DNA interstrand cross-links block transcription and induce p53 in an ataxia-telangiectasia and rad3-related-dependent manner[J].Mol Pharmacol,2009,75(3):599.
[19] Kitamura Y,Namikawa H,Hayashi S,et al.Effects of UVA irradiation following treatment with 8-methoxypsoralen on type I and type III collagen synthesis in normal and scleroderma fibroblast cultures[J].Arch Dermatol Res,2009,301(7):507-513.
[20] Anbar TS,El Sawy AE,Attia SK,et al.Effect of PUVA therapy on melanocytes and keratinocytesin non-segmental vitiligo:histopathological,immuno-histochemical and ultrastructural study[J].Photodermatology,Photoimmunology & Photomedicine,2012,28(1):17-25.
[21] Ali SA,Sultan T,Galgut JM,et al.In vitro responses of fish melanophores to lyophilized extracts of Psoralea corylifolia seeds and pure psoralen[J].Pharm Biol,2011,(10):1-6.
[22] Ohno O,Watabe T,Nakamura K,et al.Inhibitory Effects of Bakuchiol,Bavachin,and Isobavachalcone Isolated from Piper longum on Melanin Production in B16 Mouse Melanoma Cells[J].Biosci Biotechnol Biochem and biochemistry,2010,74(7):1504-1506.
[23] Chaudhuri RK,Marchio F.Bakuchiol in the Management of Acne-affected Skin[J].Cosmetics and toiletries,2011,126(7):502-510.