多糖在皮肤领域的应用研究进展

刘玉超 杨凯业 刘光荣 高爽 陈毓 许诺 胡振林

[摘要]多糖是一类由单糖通过糖苷键连接而成的生物大分子。多糖具有高吸水性、易于成膜以及与肌肤接触的舒适感等物理特性和免疫调节、抗炎、抗氧化等生物活性，具有保湿、促进创伤愈合、治疗特应性皮炎、防紫外线损伤、治疗痤疮、延缓衰老、美白及皮肤屏障损伤修复功能，在皮肤领域具有极大的开发潜力和应用价值。

[关键词]多糖;应用;抗氧化;皮肤;生物活性

[中图分类号]R322.99    [文献标志码]A    [文章编号]1008-6455（2021）07-0182-05

Progress in the Application of Polysaccharides in Skin

LIU Yu-chao1， YANG Kai-ye2， LIU Guang-rong2， GAO Shuang3， CHEN Yu1，XU Nuo1，HU Zhen-lin1

[1.College of Life and Environmental Sciences， Wenzhou University， Wenzhou 325000，Zhejiang，China;2.Infinitus （China） Co.， Ltd，Jiangmen 529156，Guangdong，China;3.School of Pharmaceutical sciences，Wenzhou Medical University， Wenzhou 325000，Zhejiang，China]

Abstract： Polysaccharides， were identified as multifunctional compounds linked by monosaccharides through glycosides.They have received significant research interest because of their physical characteristics such as high water absorption，easy film-forming and the comfortable touch as well as a wide variety of biological activities such as immunomodulatory ， anti-inflammatory ， anti-oxidant， etc. Polysaccharide could be beneficial for moisturizing， wound healing， treatment of atopic dermatitis，UV damage prevention，treatment of acne，anti-aging，  whitening and skin barrier disruption repair， which has great potential and application value in skin.

Key words： polysaccharides;application;anti-oxidant;skin ;bioactivity

多糖廣泛存在于动物、植物和微生物中，是一类由单糖通过糖苷键以线性或支链的形式连接形成的聚合高分子碳水化合物，能够调控机体的多种生命活动功能。多糖来源广泛、无毒副作用，与肌肤具有良好的亲和力，因此，在皮肤领域具有广泛的应用。多糖分为均一多糖和不均一多糖两类，均一多糖由同一种单糖聚合而成，其结构相对紧密，大多可在皮肤表面形成锁水层，而部分β-葡聚糖类的均一多糖则具有抗原性，可以刺激机体的免疫调控。不均一多糖由两种及以上单糖组成，其结构更加复杂，部分可与蛋白结合形成蛋白聚糖来发挥免疫调控作用，总体上讲两者均具有吸水保湿性、抗氧化、抗炎及延缓衰老等生物学活性。本文就多糖在皮肤上的保护作用及近年来在皮肤领域的应用进行综述，以期为多糖外用于皮肤领域提供科学参考。

1  保湿

皮肤作为机体的第一道屏障，其最基本的功能就是防止水分的流失。保湿剂能够模拟机体天然保湿屏障系统，减少经皮水分的流失，维持角质层的水合状态，以增强表皮屏障功能[1]。研究表明，大部分多糖因具有一定的黏性而易成膜，能在皮肤表面形成一层天然保水膜，此外，多糖分子结构中含有大量羟基，其能够以氢键的形式和水分子结合，同时多糖分子间通过氢键相互结合形成网状结构从而起到吸水保水作用。因此，多糖能够有效防止皮肤水分流失，进而达到持久保湿的效果。透明质酸作为一种酸性黏多糖，亲水性极强，在皮肤表面能够形成一层透气的锁水膜，表现出极强的保水作用，增强皮肤水合度。高分子量壳聚糖以及壳聚糖衍生物N-羧甲基壳聚糖，具有良好的成膜特性，用于皮肤表面可减少经皮水分散失，维持表皮的含水量[2]。海洋来源的保湿活性多糖已被广泛研究，日本真海带、坛紫菜、松藻、绿管浒苔及羽藻中提取的低分子量的硫酸多糖具有优于透明质酸的保湿活性[3]。此外，与常规的甘油等低分子醇类保湿剂相比，紫球藻多糖保湿效果更强，这暗示紫球藻多糖是一种良好的保湿剂[4]。胖大海多糖被证实比海藻多糖等常用天然保湿多糖具有更强的皮肤保湿活性[5]。有研究者通过使用湿度计测试涂抹了保湿剂的志愿者前臂掌侧的电导值来评估富含多糖的芦苇根提取物在凝胶基中的保湿效果，结果显示含有0.25%富含多糖的芦苇根提取物的凝胶基表现出比其他浓度配比组都要好的保湿效果[6]。秋葵多糖保湿成分的护手霜能在几小时内起到显著的皮肤水合作用[7]。

2  促进创伤愈合

烧伤、创伤，或者疾病因素如糖尿病等原因，会致使皮肤组织创面难愈合或者产生瘢痕，给患者的身心健康带来了严重影响。部分多糖已被证实具有良好的皮肤组织修复能力，因此，在皮肤创伤和后期护理中受到极大的关注。有研究表明，灵芝多糖可以通过激活Wnt/β-catenin信号通路和上调TGF-β1表达的方式减轻伤口附近炎症反应促进伤口愈合[8]。白芨多糖水凝胶敷用于小鼠创伤表面后，能显著改善创面收缩、上皮化、胶原沉积和炎症反应[9]。此外，白芨多糖可与其他药用高分子材料通过物理共混的方式制备成医药止血敷料，如将壳聚糖、海藻酸钠、海藻酸钙和白芨多糖采用物理共混方式制备的新型辅料能够加速伤口愈合，并具有良好的生物相容性[10]。另有研究表明，β-葡聚糖基水凝胶可通过促进组织再生，从而使皮肤瘢痕最小化[2]。经烧伤预处理后的小鼠口服地榆多糖（SOP）能够刺激烧伤部位的胶原蛋白合成以及血管生成[11]。白鬼笔菌丝多糖被证实局部应用于大鼠全层皮肤创面可促进肉芽组织的上皮化、收缩和生长，从而促进创伤愈合[12]。创面难愈合是糖尿病所致严重并发症之一，而研究发现灵芝多糖可通过抑制线粒体氧化应激，加快Ⅰ型糖尿病患者的创面愈合[13]。此外，通过糖尿病小鼠创伤模型研究发现，莪术多糖通过与负载富含血小板血浆外泌体的壳聚糖/蚕丝水凝胶海绵 （PRP-Exos）联用，能加速糖尿病小鼠创面的愈合，进一步机理研究发现其可能通过上调胶原蛋白合成，促进血管生成从而加速创面愈合[14]。局部应用γ-丙氧基-磺基-地衣多糖可促进角质形成细胞的终末分化，从而促进创面愈合[15]。

3  治疗特应性皮炎

特应性皮炎（AD）是一种常见的具有遗传性的慢性皮肤炎症疾病，临床上主要表现为皮肤干燥、瘙痒、湿疹样外观[16]。研究发现，黑醋栗多糖能够抑制脾脏内免疫球蛋白E（IgE）的过表达、诱导IFN-γ的转录，从而减轻特应性皮炎小鼠模型的炎症反应[17]。硫酸多糖sacran能有效缓解半抗原诱导的特应性皮炎小鼠的抓痒行为和耳部水肿，并显著增加小鼠角质层含水量，提示sacran可能具有预防特应性皮炎的作用[18]。卡介菌多糖核酸是从卡介菌中提取的一种含有多糖的新型免疫调节剂，其主要应用于哮喘、过敏性鼻炎、荨麻疹等变应性疾病的治疗，研究发现其对特应性皮炎亦有治疗作用。将卡介菌多糖核酸与他克莫司、复方甘草酸苷联用治疗特应性皮炎，结果表明与常规治疗药物相比，卡介菌多糖核酸的联用表现出更好的治疗效果[19]。此外，灰树花多糖通过调节Th-1/Th-2型细胞因子有效抑制了经2，4-二硝基氯苯诱导的特应性皮炎小鼠的皮炎样皮肤病变[20]。从麦冬中提取的低聚果糖能够改善中轻度特应性皮炎患者的症状[21]。

4  防紫外线损伤

天然多糖通过吸收紫外线，维持皮肤水合度，缓解因紫外线引起的黑色素沉积、炎症反应及氧化损伤等[22]。研究发现，乳酸菌发酵乳中分离得到的多糖成分可以增强经UVB照射后的无毛鼠皮肤细胞内的DNA修复机制，从而缓解小鼠皮肤受UV的损伤[23]。枸杞多糖通过增强人皮肤成纤维细胞内p-Nrf2的稳定性从而抑制因紫外线引起的活性氧（ROS）和脂类过氧化物（LPO）水平的升高，同时上调超氧化物歧化酶（SOD）及谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性，从而减少紫外线对人皮肤成纤维细胞造成的氧化损伤，具有缓解光老化的潜力[24]。从槐花花蕾中提取得到的一种多糖可以通过调节MAPK通路显著抑制UVB照射引起的角质形成细胞（HaCaT）中ROS的生成[25]。有研究者通过在无毛小鼠背侧部进行UV照射发现，壳聚糖能够减少胶原纤维的破坏，有效抑制促炎细胞因子（如：TNF-α、IL-1β和IL-6）的水平，并显著改善抗氧化酶的活性[SOD，GSH-PX，过氧化氢酶（CAT）]以及增强皮肤羟脯氨酸的含量和水分，从而发挥抗紫外线辐射损伤的作用[26]。另有研究者比较了复合多糖（石斛多糖+褐藻多糖+靈芝多糖+竹荪多糖）与其中单一多糖抗皮肤细胞光老化的效果，得出复合多糖优于单一多糖的结论，并且提示增加复合多糖中单一多糖的种类有提升其抗光老化效果的可能[27]。

5  治疗痤疮

痤疮（Acne）俗称青春痘，是一种好发于毛囊皮脂腺的慢性炎症性皮肤疾病，常由于以痤疮丙酸杆菌为主的微生物定植于毛孔并大量繁殖，堵塞毛孔，引起毛囊感染而造成的[28]。从痤疮丙酸杆菌中分离出来的酸性多糖是痤疮丙酸杆菌的主要抗原，可以激发患者体内产生高浓度的抗体，从而抑制患者毛囊内的痤疮增殖，有助于患者尽快康复[29]。魔芋多糖可在体外与益生菌协同作用抑制痤疮丙酸杆菌的生长增殖，其药效还需要进行进一步的体内验证[30]。此外，也有临床实验证实含有肌醇和海藻糖基脂质体的去皮面膜通过降低皮肤雄性激素含量以及激活皮肤细胞自噬，可有效减轻痤疮症状[31]。含有多磺酸粘多糖的软膏也被证实在治疗痤疮上发挥了良好的辅助作用，且安全性较好[32]。

6  延缓皮肤衰老

随着年龄的增长，氧自由基的产生增多，体内的抗氧化系统功能衰退，各类抗氧化酶活性降低，数量减少，无法清除过多的自由基，使皮肤出现色素沉着、老年斑等衰老症状。

目前，已经有大量的研究发现多糖具有显著的抗氧化作用，多糖结构中含有半缩醛羟基，具有还原作用，有些多糖还可以增强皮肤细胞内抗氧化酶的活性，从而缓解皮肤氧化损伤，延缓皮肤衰老。黄芪多糖、冬虫夏草多糖和薯蓣多糖通过抑制活性氧（ROS）的产生，从而缓解氧化损伤[33-34]。南瓜多糖、大蒜多糖、苦瓜多糖、生姜多糖等也均被证实能够清除1，1-二苯基-2-硝基苯肼（DPPH）、超氧阴离子等自由基[35-38]。苦参根多糖、何首乌多糖能够提高机体内SOD、CAT等抗氧化酶的水平，从而提高机体抗氧化能力[40-41]。另有研究表明，部分多糖可以增强皮肤细胞的自我更新能力，从而缓解皮肤老化。尖顶羊肚菌胞外多糖提取物通过促进人皮肤成纤维细胞增殖，以此加速胶原蛋白合成，达到延缓衰老的功效[41]。自褐藻属指状海带提取的海藻糖分精华（Phycosaccharide AI）是一种藻朊酸多糖，被证实可以增加老化皮肤模型中高增殖潜力的老化角质细胞数量，同时促进表皮干细胞的自我更新，具有改善老化相关的有害增生以及维持老化皮肤中表皮内稳态的潜力[42]。

7  美白

黑色素代谢障碍会导致色斑、雀斑、黑素瘤等色素沉着，进而影响皮肤整体色泽。酪氨酸酶（TYR）在黑色素合成过程中发挥着关键作用，决定着皮肤的肤色。研究发现，松茸多糖TMSP-5亚组分Ⅱ可剂量依赖性的抑制B16黑素瘤细胞内黑色素水平，进一步的机制研究表明其通过抑制TYR基因和TYR主要影响因子基因的表达，进而抑制黑色素的生成[43]。体外研究发现，岩藻多糖除了可以抑制TYR的活性外，还可以抑制B16黑素瘤细胞的增殖[44]。灵芝多糖可通过拮抗cAMP/PKA和ROS/MAPK信号通路，抑制UVB诱导的黑色素生成，是一种潜在的天然安全的美白防晒添加剂[45]。羊栖菜多糖被证实具有很强的TYR抑制剂活性，具有极大的美白应用潜力[46]。在斑马鱼上的药效试验证实，羊肚菌多糖可以抑制斑马鱼TYR的合成，从而有效抑制黑色素的形成[47]。体外实验研究表明，白芨多糖可能通过抑制TYR的活性以及小眼畸形相关转录因子（MITF）的蛋白表达，从而抑制黑色素的形成，起到美白作用[48]。已有多项研究证实褐藻糖胶具有很好的美白作用[49]，最近的研究发现，褐藻糖胶对TYP的抑制作用与其片段大小密切相关，对比发现5-10 kDa之间的褐藻糖胶美白活性最强，可开发为美白化妆品功能成分[50]。

8  皮肤屏障损伤修复

表皮是机体抵御外界伤害的第一道防线，是机体重要的生理屏障，激素类药物的滥用、物理机械性损伤及紫外线辐射等都会造成表皮屏障的损伤。当表皮屏障受损时，其防御功能下降，致使皮肤极为敏感，同时会导致银屑病、湿疹等皮肤疾病的发生[51-52]。研究证实，壳聚糖可以调节真皮基质从而改善人皮肤模型表皮屏障的形成[53]。本课题组研究发现，裙带菜来源的岩藻多糖在体内可以通过ERK和P38通路的参与，促进钙离子敏感受体（CaSR）的表达，进而增加角质形成细胞对钙的敏感性，维持角质形成细胞的正常增殖分化，从而促进损伤表皮的修复[54]。透明质酸可以激活CD44信号，诱导RhoA-ROK与RacPKNg下游通路，促进角质形成细胞的增殖分化与迁移，进而促进表皮屏障的形成[55]。但有研究者对此研究结果提出异议，他们发现使用透明质酸合成抑制剂（4MU）可以在缺少透明质酸的情况下减弱角质形成细胞的增殖，另外，他们应用透明质酸酶作用于表皮模型时并没有显著改变角质形成细胞的增殖分化，因此，他认为透明质酸不能调节角质形成细胞的增殖分化[56]，可见透明质酸对于表皮屏障的作用还需要进一步的研究加以阐明。临床实验证实，Sacran能够有效促进皮肤屏障功能受损患者角质形成细胞的成熟从而缓解患者症状。皮肤屏障修复贴海藻糖敷料是一款以海藻糖（Trehalose）为主要活性成分的皮肤修复产品，临床研究证实其对面部激光美容术后皮肤屏障受损的修复具有非常好的疗效[57]。

9  展望

多糖作为天然产物，来源广泛而且大部分价格低廉，与化学合成药物相比，多糖因具有多样的生物学活性以及安全无毒、药效稳定等特点，具有广阔的发展前景。多糖在保湿、促进创伤愈合、治疗特应性皮炎、防紫外线损伤、治疗痤疮、延缓衰老、美白及皮肤屏障损伤修复上具有广泛的应用。然而，目前大多数多糖的作用机制尚不清楚，因此，明确多糖的作用机制，将会为多糖在皮肤领域的应用提供更多的理论依据。

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[收稿日期]2020-05-19

本文引用格式：刘玉超，杨凯业，刘光荣，等.多糖在皮肤领域的应用研究进展[J].中国美容医学，2021，30（7）：182-186.