中药对自噬调控的研究进展及对皮肤色素沉着的治疗启示

谢波，宋秀祖

（杭州市第三人民医院，浙江 杭州 310009）

自噬是程序化的细胞内降解机制，通过溶酶体降解自身胞质成分的过程，借此实现代谢及细胞器的更新。传统医学中，许多中药被发现可增强细胞自噬。而自噬对黑素小体降解十分重要，促进细胞自噬可能会成为色素增加性疾病治疗的新方向[1]。

1 细胞自噬

自噬是真核生物中溶酶体介导的高度保守的降解过程。生理情况下，细胞通过自噬清除衰老和突变蛋白，与细胞存活、发育和稳态密切相关。病理情况下，自噬可被多种刺激诱导，

如营养缺乏、激素和氧化应激等。根据物质运输途径不同，将自噬分为巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬，以及选择性自噬如线粒体自噬等。若自噬被过度激活，细胞则会大量死亡[1]。

自噬的分子机制及标记物的检测十分重要，自噬相关基因（Atg）及其蛋白产物在其中扮演重要角色。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）是自噬过程中的关键分子，对自噬有反向调控作用。激活mTOR的通路如蛋白激酶（Akt）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）途径可抑制自噬发生，而抑制mTOR的通路如AMPK和p53途径则可促进自噬发生。自噬小体的形成依赖于Atg1 Unc-51类自噬激活激酶（ULK1）蛋白激酶复合体，其接受上游自噬信号如mTOR的负向调控和AMPK的正向调控。PI3 Kinase Class Ⅲ复合体，包括Beclin-1和Atg14蛋白等，与自噬小泡的成核密切相关。Atg12-Atg5通过泛素样反应与自噬相关蛋白轻链（LC）3-Ⅱ形成复合物控制自噬小体的形成。p62蛋白，亦称选择性自噬接头蛋白-1，其N端序列与LC3连接，LC3经泛素修饰后定位于自噬泡膜表面。在自噬溶酶体系统降解蛋白的过程中，p62与LC3相互作用后定位于自噬体。p62可促进泛素化底物向自噬体转移，被广泛用作自噬降解的标志物。若自噬水平降低则会表现为p62大量聚集。LC3-Ⅰ是一种胞质蛋白，而膜结合的LC3-Ⅱ蛋白表达于自噬小体、早期的自噬包涵体和自噬溶酶体，LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ的转化是自噬通量增加的重要标志，与自噬体数量呈正相关。检测LC3-Ⅱ和p62蛋白的水平被广泛应用于自噬通量的评估[1-2]。

2 中药单体对细胞自噬的调控

中药有效成分在干预自噬的过程中发挥重要作用，以下就常见有自噬调控作用的中药单体研究进展进行总结。

2.1 熊果酸 属于五环三萜类化合物，源于熊果、枇杷叶、白花蛇舌草和迷迭香等植物，有较高生物活性，如抗肿瘤和抗炎作用等。由于其在细胞自噬调节中的作用而引发关注。在乳腺癌和口腔鳞状细胞癌细胞中，熊果酸可通过抑制PI3K-Ⅰ/Akt/mTOR信号通路来增强自噬活性[3]。熊果酸处理鼠嗜铬细胞瘤细胞后诱导了p62的积累，增加了LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值。除肿瘤细胞外，熊果酸尚对成纤维细胞的自噬有调节作用。熊果酸处理后成纤维细胞中Beclin-1蛋白表达上调，自噬活性增强。而利用siBeclin-1抑制Beclin-1蛋白的表达则可显著减弱熊果酸诱导的LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ转化，从而抑制成纤维细胞的活力和胶原合成[4]。

2.2 木犀草素 是一种存在于木犀草、金银花、菊花和紫苏等植物中的黄酮类化合物，有抗肿瘤、抗氧化和止咳化痰等作用。木犀草素可通过增强自噬抑制肿瘤细胞生长及改善神经损伤等[5-6]。木犀草素通过增加自噬相关蛋白Beclin-1和Atg的表达以及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比例促进人结肠癌细胞和胶质瘤细胞自噬[5]。在改善神经系统损伤方面，木犀草素可通过激活p62/keap1/Nrf2通路增强神经元细胞自噬改善大鼠外伤诱导的脑出血模型。这一作用可被自噬抑制剂氯喹所逆转[6]。

2.3 白藜芦醇 是一种天然多酚类物质，有抗炎、抗肿瘤和预防动脉粥样硬化等作用。来源于虎杖、桑椹、葡萄和花生等植物。白藜芦醇处理白血病人急性淋巴母细胞白血病细胞（MOLT-4）24 h后，LC3-Ⅱ和p62蛋白升高，通过促进细胞自噬而抑制其生长[7]。在人视网膜色素上皮细胞中，白藜芦醇起到和雷帕霉素类似的作用，即通过抑制mTOR通路来激活自噬通过该机制可抑制细胞复制性衰老，并逆转H2O2诱导的细胞死亡[8]。

2.4 人参皂苷 属于固醇类化合物，来源于中药人参，有广泛的药理学活性，如抗炎、抗氧化和抑制肿瘤细胞生长等。既往研究已经注意到自噬对细胞衰老的重要性。人参皂苷Rh2处理后的衰老乳腺上皮MCF-10A细胞与非处理组相比，自噬水平提高了五倍，这与对核因子-κB（NF-κB）的抑制和白细胞介素-8（IL-8）分泌减少有关[9]。人参皂苷Rg1能显著减轻糖尿病大鼠肾足细胞病变导致的肾纤维化，通过调节AKT/GSK3β/β-catenin信号通路恢复细胞自噬活性[10]。人参皂苷Rg5可明显上调LC3B-Ⅱ、Beclin-1、Atg-5和Atg-12的表达，抑制p62表达，通过增强自噬抑制胃癌细胞生长，这一作用可被自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤逆转[11]。

2.5 其他 积雪草苷、厚朴酚、姜黄素、青蒿素、黄芩苷、大黄素和苦参碱等许多中药单体也有增强自噬的作用。在肿瘤细胞中，厚朴酚和积雪草苷可通过增强自噬分别抑制非小细胞癌和多发性骨髓瘤细胞的生长；姜黄素联合葡萄糖载体蛋白-1（GLUT-1）反义寡核苷酸可通过提高自噬升高喉癌细胞对放疗的敏感性[12-13]。在成纤维细胞中，青蒿素通过Wnt/β-catenin PI3K/AKT/mTRO信号通路调节成纤维细胞的自噬而影响纤维化进程；黄芩苷则通过AMPK-mTOR途径诱导成纤维细胞自噬，保护其免受中波紫外线（UVB）照射诱导的凋亡[14]。此外，大黄素通过PI3K/AKT/mTOR途径诱导人肝细胞自噬而抗细胞凋亡[15]。苦参碱则可通过抑制少突胶质细胞凋亡和诱导线粒体自噬来增强自我保护[16]。

3 中药通过自噬调控皮肤色素沉着的启示

3.1 自噬与皮肤色素代谢 近年研究发现，角质形成细胞（KC）和黑素细胞（MC）对黑素小体的自噬在色素代谢中发挥重要作用，许多可促进自噬的相关化合物也成为研究热点[1]。皮肤色素沉着是由于黑素合成、黑素小体向KC转运及黑素小体降解过程发生异常导致的。自噬则通过向溶酶体传递靶物质即黑素小体来诱导其降解。已被证实：KC的自噬活性与皮肤色素沉着程度呈负相关，即黑素小体数量与KC自噬活性之间的失衡是色素沉着的主因[17]。在对黄褐斑患者KC进行microRNA和mRNA表达谱的微阵列分析中发现，KC中miR-1299的下调和精氨酸酶-2（ARG-2）的过表达对MC中酪氨酸酶（TYR）及黑素小体特异性蛋白前黑素小体蛋白17（PMEL17）的表达有促进作用。miR-1299的下调和ARG-2的过表达通过刺激KC的衰老来降低其自噬活性，从而导致色素沉着发生[18]。研究表明，自噬的增加可诱导KC和MC中黑素体降解。通过对自噬标记物共定位的黑素小体观察，增强自噬通量可导致黑素小体减少。分离含黑素体的KC和MC后得到的细胞沉淀颜色显著变浅。结果表明ULKBeclin 1自噬轴和mTOR通路在黑素小体自噬中发挥重要作用。Ser2448-p-mTOR则可直接导致MC中黑素小体的降解[1]。

3.2 有自噬作用的中药对皮肤色素的影响 熊果酸、木犀草素、白藜芦醇、人参皂苷、积雪草苷和姜黄素等有自噬活性的中药单体亦可减轻皮肤色素沉着。开放性临床试验表明，以熊果酸、黄芩根提取物、四已基癸抗坏血酸和辅酶Q为主要成分的保湿霜可改善皮肤整体外观，包括面部色素沉着[19]。在韩国，一项针对50种海洋植物提取物的抗TYR筛选研究表明：红纤维虾海藻提取物，活性成分为7-硫酸木犀草素，可显著抑制小鼠黑色素瘤B16/F10细胞和人类表皮MC的黑素合成，其作用要强于木犀草素和熊果苷[20]。而白藜芦醇则不仅可抑制TYR的催化活性，还干扰TYR的基因表达和翻译后成熟，并且已在体外实验和临床试验中证实其脱色效应。含有1.0%白藜芦醇、4.4%烟酰胺、0.5%视黄醇和1.1%的己基间苯二酚的保湿乳膏可显著改善皮肤色素沉着。但由于其化学性质的不稳定，许多白藜芦醇衍生物正在被研究中，如白藜芦醇三乙酸酯和藜芦醇甘油三酸酯等[21]。此外，人参及其活性成分亦可能是潜在的新型皮肤美白剂。人参提取物、粉末或某些成分在体内或体外都能抑制黑素生成。潜在的机制包括直接抑制TYR及参与黑素生成的转录因子，亦或是减少黑素生成的诱导因素等。如人参皂苷 Rb2、Rd、Re、Rh6 和 Rh23[22]等可降低斑马鱼模型中黑素含量和TYR活性。含0.1%人参皂苷F1（Rg1的代谢物）的乳膏在使用8周后对晒黑的皮肤显示出明显的美白效果，但人参皂苷F1不抑制正常人表皮MC TYR的mRNA的表达，而是通过促进人表皮γδT细胞产生IL-13来显著降低MC TYR的mRNA表达和蛋白含量，降低黑素合成[23]。由于黑素合成受小眼球相关转录因子（MITF）的调控。积雪草苷则可通过降低小鼠B16/F10黑素瘤细胞中MITF和DNA的亲和力来抑制TYR的mRNA表达，可能对色素沉着类疾病或皮肤美白亦有益效[24]。此外，外用姜黄素可通过抑制TYR减轻皮肤色素沉着，但缺点是其溶解度低。研究发现，将姜黄素包裹到固体脂质纳米粒中，则可促进其在皮肤中渗透[25]。

4 结语

目前临床上对黄褐斑等色素增加性疾病的外用治疗药物主要为TYR抑制剂，但临床疗效不明显，因此自噬诱导剂的研发对色素沉着性疾病有重要意义，但目前尚无促进黑素小体降解的治疗性自噬诱导剂。在祖国传统医学中，许多中药单体有抗炎、抗氧化和增强细胞自噬活性的作用，而我国对中药的使用历史悠久，中药有来源丰富和获取便利等特点。已有大量研究表明，中药单体可调控细胞自噬。本文旨在对常见有自噬调控作用的中药单体研究进展做一总结，以期为今后黑素小体自噬相关研究提供思路，对临床美白护肤类药物的研发有启示作用。