依克多因和棉子糖协同减缓视黄醇引起的皮肤屏障功能下降

视黄醇作为抗衰的流行成分，被广泛应用于化妆品领域。但由于视黄醇会引起皮肤刺激和干燥，在配方中的应用受到一定限制。研究针对依克多因、棉子糖以及两者的组合物在减缓视黄醇造成的皮肤屏障损伤上进行了探索。研究采用人体模型，共挑选20名受试者，在受试者前臂内侧分别涂抹仅含视黄醇的样品，以及含单独依克多因、单独棉子糖和不同配比的依克多因和棉子糖的视黄醇乳液样品。各样品连续重复涂抹2天，每天2次，于第3天评价各样品的TEWL改善率，同时利用金氏公式计算Q值判断组合物是否具有协同性。结果表明，当依克多因和棉子糖的质量配比在0.5∶1～9∶1范围内时，两者组合可协同提高TEWL改善率，说明该配比范围的组合物可以协同修复视黄醇造成的皮肤屏障受损，相对于单独的依克多因或棉子糖更好。与此同时，受试者对涂抹区域进行感官评价刺痛程度，数据表明，当依克多因和棉子糖的质量配比在0.5∶1～9∶1范围内时，两者组合带来的刺痛程度相对于单体显著降低，证明在上述配比范围内组合物可以降低因屏障功能受损带来的刺痛感。

关键词：视黄醇；依克多因；棉子糖；屏障修复

Part 1

引言

视黄醇被广泛应用于化妆品的配方中，具有优越的抗皱、抗衰老和祛痘等功效[1]。然而，很多视黄醇配方的使用者宣称感觉到皮肤刺激和干燥，其中一个原因可能来自于皮肤屏障的减弱[2][3]。研究发现，1%的视黄醇会造成皮肤屏障功能的明显下降[3]。因此，当高浓度的视黄醇要被应用到护肤品配方中时，如何减缓其带来的皮肤屏障弱化是一个需要解决的问题。

依克多因（Ectoin） 是一种氨基酸衍生物，化学名称为四氢甲基嘧啶羧酸，最早于1985年由非洲埃及境内沙漠盐碱地的一种特殊嗜盐细菌体内分离而来[4]。依克多因因其能维持菌株和细胞的渗透压平衡，在高盐、干燥、热变性及冷冻等极端环境下，可作为核酸、酶、细胞等的保护剂和稳定剂。依克多因在化妆品中主要被用于修护皮肤屏障。当皮肤屏障受到外界刺激或损伤时，依克多因通过表面密集的电荷分布，与水分子产生静电作用[5]，共同构建起强大的保护层，从而有效地保护细胞。

棉子糖是存在于棉子和甜菜中的一种非还原性三糖，常作为益生元调节肠道菌群平衡。它在化妆品配方中通常被用作保湿和屏障修复。棉子糖在低温、高温、干燥等环境刺激下，可通过与磷脂膜相结合，避免细胞脱水损害，还可以对皮肤角质层补充水分，提高皮肤的保湿和屏障能力。另外，有研究表明，皮肤屏障受损与皮肤微生态失衡相关。皮肤表面微生物组成复杂，但与宿主处于共生平衡关系，一方面，维持了皮肤表层的酸性环境；另一方面，微生物代谢产生对皮肤有益的成分，帮助皮肤抵御外界刺激，提高 屏障功能[6]。而棉子糖作为寡糖中一类重要的糖类成分，可有效调节微生态平衡，进而帮助皮肤提升屏障修复能力[7]。

本文中，依克多因和棉子糖以一系列比例与同浓度的视黄醇进行复配，通过经皮水分流失测试（TEWL，Transepidermal Water Loss）评估皮肤屏障功能的变化。因皮肤屏障受损导致刺痛感，受试者会同步进行感官评价刺痛程度，以考察依克多因和棉子糖及其组合物缓解刺痛感的能力。实验结果发现，与单独的依克多因或单独的棉子糖相比，当依克多因和棉子糖按特定配比进行复配后，可以有效提升皮肤的屏障功能和缓解皮肤刺痛感。此外，在提升皮肤的屏障功能上，两者在一定配比下具有协同增效功能。

Part 2

实验部分

1. 主要仪器与试剂

Tewameter® TM Hex，德国CK公司；分散机，IKA公司。

依克多因，纯度 >99%，华熙生物；视黄醇，纯度 >99%，格兰特公司；棉子糖，T100，广州市百氪生物科技有限公司。

2. 乳液的配制方法

（1）视黄醇乳液配制

视黄醇乳液配方-1 （表2）按如下方法配制：

称量0.35 g卡波姆U20于200 mL烧杯中，加入7.5 g甘油、0.1 g乙二胺四乙酸二钠、80.55 g去离子水，75～80 ℃搅拌得到A相。称量0.5 g对羟基苯乙酮和0.5 g 1，2-己二醇于小烧杯中，60～70 ℃温度下搅拌至完全溶解，得到B相。称量10 g 视黄醇和0.5 g LRI （PEG-40 氢化蓖麻油，PPG-26丁醇聚醚 26），75～80 ℃搅拌至溶解，得到C相。75～80 ℃温度下将C相加入A相，分散机分散5～10 min，降温至40 ℃左右，将B相加入上述混合溶液中，采用1%的NaOH水溶液调节pH至6.1左右。

（2）含依克多因或棉子糖的视黄醇乳液配置

含依克多因或棉子糖的视黄醇乳液配方-2到配方-8 （表2）按以下方法配制：

称量0.35 g卡波姆U20置于200 mL烧杯中，加入一定量的依克多因或棉子糖（表1）以及7.5 g甘油和0.1 g 乙二胺四乙酸二钠，继续添加79.55 g去离子水，75～80℃搅拌得到A相。称量0.5 g对羟基苯乙酮和0.5 g 1，2-己二醇于小烧杯中，在60～70℃加热条件下搅拌至完全溶解，得到B相。称量10 g 视黄醇和0.5 g LRI，75～80 ℃搅拌至溶解，得到C相。75～80 ℃温度下将C相加入A相，分散机分散5～10 min，降温至40 ℃左右时，将B相加入到上述混合溶液中，采用1%的NaOH水溶液调节pH值至6.1左右。

3. 视黄醇敏感人群筛选

将1 g只含视黄醇的乳液样品涂抹在受试者前臂内测，打圈20次涂抹均匀，早晚各涂抹1次，连续2天，选择具有刺痛感、灼烧感、疼痛感反馈的受试者，其中共筛选出20名符合该标准的受试者，女12人，男8人，年龄21至35岁，平均年龄为28.0±1.2岁。

4. TEWL值测定

（1）受试者测试前TEWL值测定

受试者清水冲洗前臂内侧，用纸巾擦拭干净，在恒温恒湿环境（温度20～22 ℃，湿度40～60%）中静待30 min。将每个受试者左前臂内侧划线分为4块正方形区域，右前臂内侧划线分为5块正方形区域，每个区域大小2×2 cm，并使用Tewameter® TM Hex测试每个区域涂抹样品前的TEWL值。

（2） 配制不同浓度比例的测试乳液

分别配制视黄醇乳液配方-1、含有依克多因的视黄醇乳液配方-2、含有棉子糖的视黄醇乳液配方-3和含有不同比例的依克多因和棉子糖的视黄醇乳液配方-4到配方-8，如表2给出各组分的质量配比。

（3） 受试者测试乳液样品并计算TEWL改善率

标记受试者手臂的8块正方形区域，因身体每个区域TEWL值不尽相同，所以分别测试每个区域在使用乳液前TEWL值（TEWL前），再将配制好的8种乳液样品分别涂抹在该8块区域内，制造屏障受损模型，使用方法为分别取1 g打圈涂抹20次，直至完全吸收，涂抹频次为早晚各一次，连续涂抹2天，第3天监测各涂抹部位TEWL值（TEWL使用后），计算每个区域TEWL值变化（ΔTEWL），其中ΔTEWL=TEWL使用后-TEWL前，使用含有视黄醇的样品后TEWL值相较于使用前升高代表经皮水分散失显著增加，说明屏障功能受损，反之，TEWL值降低，说明屏障功能修复。TEWL改善率计算方式为，样品组相较于空白组TWEL值降低率，其中配方-1为空白组，配方-2至配方-8为样品组。那么TEWL改善率计算公式为：

TEWL改善率=（空白组ΔTEWL-样品组ΔTEWL）/空白组ΔTEWL*100 %

对于组合物协同增效性判断采用金氏公式进行计算[8]，金氏公式表达为Q=E（a+b）/（ Ea+Eb- Ea×Eb） 两种物质A、B组合，E（a+b）为A、B组合后的功效数据，Ea、Eb分别为单一组分单独处理的功效数据。若Q<0.55为明显拮抗，Q=0.55-0.85为拮抗，Q=0.85-1.15为相加，Q>1.15为协同增效。同时，通过统计学方法分析差异性。

（4 ）受试者刺激性评分

按照2.4.3中乳液使用方法，在第3天时受试者进行感官评分，评价每个区域刺激性强弱，其中刺激性评分为1-5分，1分代表刺激性较弱，几乎感受不到，5分代表刺激性较强，可被明显感知到，分值越大代表刺激性越强[9]。

Part 3

结果与讨论

1. 依克多因、棉子糖及组合物的TEWL改善率

表3所示为不同组合物的TEWL值改善率，数值越大代表TEWL值改善情况越好，说明屏障功能修复越好。

如图1所示，所有的依可多因和棉子糖两两组合的TEWL改善率都显著好于棉子糖。与依可多因相比，配方-5、配方-6和 配方-7的TEWL改善率显著更好，而配方-4和配方-8对TEWL的影响不显著。这说明依克多因和棉子糖的质量配比在0.5∶1～9∶1范围内时，组合物对皮肤屏障的改善显著优于单独的依克多因或棉子糖，其中当质量配比是1∶1时，皮肤的屏障改善最明显。

接下去，我们通过金氏公式计算Q值来判断各个组合物是否具有协同增效性。如表3所示，配方-5、配方-6和配方-7 的Q值大于1.15，这说明当依克多因和棉子糖的质量配比在0.5∶1～9∶1范围内时，两者可以协同改善因视黄醇使用而损伤的皮肤屏障。

依克多因具有较强的电负性，可与水分子缔合，保护皮肤细胞免受外界刺激[8]，帮助维持细胞正常功能。棉子糖是由果糖、半乳糖和葡萄糖结合构成的可溶性非还原性寡糖，可以有效调节微生态平衡，还能调控表皮分化，促进角质层板层结构形成[11]，从而提升表皮屏障功能[7][12]。两者以一定比例复配后，不仅显著提升了因视黄醇受损的皮肤屏障，而且比单独使用依克多因或棉子糖更有效，这反映出同时维持细胞渗透压、改善皮肤微生态和增强细胞间屏障结构可能比单一某种功能在修复皮肤屏障功能上更有效。

相比于依克多因，在统计学意义的显著性使用*表示，* （ p<0.05）， ** （ p<0.01） and ***（ p<0.001）；棉子糖，在统计学意义的显著性使用&表示，（ p<0.05）and &&（ p<0.01）。

2. 依克多因、棉子糖及组合物的刺痛评分

图2为使用不同物质及组合后，受试者对于刺痛的评分，评分范围为1-5分，分值越高，代表刺痛越强烈。结果表明，相对于单独使用视黄醇（配方-1），加入依克多因（配方-2）或者加入依克多因和棉子糖的组合物（配比为0.5∶1到1∶10）时（配方-5、配方-6、配方-7和配方-8）时，刺痛感显著降低；而单独加入棉子糖（配方-3）或者当加入的依克多因和棉子糖的组合配比为0.1∶1（配方-4）时，刺痛感变化不明显。

与单独加入依可多因或棉子糖相比，当加入的依克多因和棉子糖的组合物配比为0.5∶1～9∶1时，组合物组相对于单体组的刺痛显著降低。这说明组合物在上述配比下，不仅可以显著改善皮肤屏障，也可以缓解视黄醇刺激带来的刺痛感。由于组合物或者单体对于皮肤屏障改善和刺痛感改善呈现出一致性趋势，而且都是在组合物配比为1∶1时达到最佳，这也间接说明了使用视黄醇导致的皮肤屏障受损和刺痛感之间的相关性。

相比于视黄醇，在统计学意义的显著性使用&表示，& （ p＜0.05）， && （ p＜0.01）and &&& （ p＜0.001）；相较于依克多因，在统计学意义的显著性使用*表示，*（ p<0.05）；相较于棉子糖，在统计学意义的显著性使用@表示，@ （ p<0.05）

Part 4

结语

含有视黄醇的配方容易引起皮肤刺激和屏障损失，导致皮肤刺痛和干燥。通过人体实验发现，依克多因和棉子糖的组合物对视黄醇引起的皮肤屏障受损可以起到协同修复作用，同时也能显著缓解刺痛感。因此，该组合物为提升视黄醇在配方中的使用体验，减少其副作用，提供了一种很好的解决方案。

作者介绍

张 亚，孙 欣，王瑞妍：供职于华熙生物科技有限公司

[参考文献]

[1] Kafi， R. Improvement of Naturally Aged Skin With Vitamin A （Retinol） [J]. Archives of Dermatology， 2007， 143（5）：606–612.

[2] Gruber JV， Stojkoska V， Riemer J[J]. Retinol Has a Skin Dehydrating Effect That Can Be Improved by a Mixture of Water-Soluble Polysaccharides. Cosmetics. 2020; 7（4）：80.

[3] Truchuelo MT， Hashtroody B， Vitale M. Evaluation of the Effects of a New Cosmetic Protocol based on the Application of a Home Peel with 1% Retinol. J Clin Cosmet Dermatol. 2019;3（2）.

[4]王凤霞.来自埃及沙漠盐湖的天然护肤因子依克多因[J].中国化妆品， 2020， 3（05）：88-93.

[5] Graf， R.， Anzali， S.， Buenger， J.， et al. The multifunctional role of ectoine as a natural cell protectant[J]. Clinics in Dermatology， 2008， 26（4）：326–333.

[6] Grice EA， Segre JA. The skin microbiome[J]. Nat Rev Microbiol， 2011， 9（4） ：244-53.

[7] Mao B ， Tang H ， Gu J ， et al. In vitro fermentation of raffinose by the human gut bacteria[J]. F7b8f2a3a9151dde5a0c4016c735958dd1a15024df56f1fb96b466ba0850176a8ood Funct.， 2018， 9（11）：5824-5831.

[8] 李杨，杨玲玲，白彦丽，等.黄芪多糖对气阴两虚Lewis肺癌荷瘤小鼠肿瘤生长，转移及细胞周期的影响[J].肿瘤防治研究， 2018， 45（3）：7.

[9] T/BDCA 0005-2023，化妆品舒缓功效测试 人体乳酸刺痛试验测试方法[S].

[10] Sonneck， R.， Balz， K.， Menzel， F.， et al. The bacterial compatible solute ectoine protects human skin against UVA-induced damage[J]. Photochemical & Photobiological Sciences， 2008， 7（7）： 865-867.

[11] Deters A M， Lengsfeld C， Hensel A. Oligo- and polysaccharides exhibit a structure-dependent bioactivity on human keratinocytes in vitro[J].J Ethnopharmacol， 2005， 102（3）：391-399.

[12] Na T Y， Kim G H， Oh H J， et al. The trisaccharide raffinose modulates epidermal differentiation through activation of liver X receptor[J]. Scientific reports， 2017， 7（4）：43823-43830.