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關於抗糖化,這次我們做了點試驗

2021-05-25知識

一、再提抗糖化

此前我們詳細討論過抗糖化和抗衰老有關的問題(抗糖化是騙局嗎?)。我們在此作一下簡要的回顧:

皮膚的衰老有多方面的途徑,包括主要包括外源性老化(主要是光老化)和內源性老化(基因編碼的、自由基、糖化等)。

與衰老相關的糖化(glycation)實際上是一個簡稱,全稱是非酶糖基化(non-enzymatic glycosylation),簡單地說,這種糖化反應是在沒有酶作用的情況下,醣類和蛋白質結合,使蛋白質失去正常結構和顏色,變脆、發黃。

皮膚中的膠原蛋白因糖化而交聯,彈性就降低了,而且會強烈吸收紫外線,在紫外線作用下產生更多的自由基,進一步導致皮膚的衰老,形成惡性迴圈。膠原蛋白是已經分泌到細胞外的蛋白,而研究發現細胞內的蛋白——比如成纖維細胞內的波形蛋白也是糖化反應的主要物件,波形蛋白的糖化,可能是導致組織彈性、柔韌性降低的主要原因之一[1]。

另外一個惡性迴圈是AGEs的受體被啟用後,就會誘導產生活性氧簇自由基(reactive oxygen species,ROS),消耗我們體內的抗氧化系統組分,包括超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)、維生素C等,進而影響糖化抑制系統(Glo I)的能力,促進糖化過程[2]。近年的研究還發現AGEs可以透過啟用AGEs受體(AGER),促進黑色素的產生[3]。

皮膚中的糖化膠原蛋白在20歲時能被觀察到,隨著年齡增長和皮膚衰老,皮膚中的AGEs隨之增多,80歲時糖化的比例可達30%-50%[2]。糖化的膠原蛋白也無法被通常意義上的「真皮基質重塑過程」所降解更新(所以一旦損傷也不能像通常那樣容易被修復,這很可能是糖尿病造成的損傷很難修復的原因),看起來顏色發黃,皮膚也會因此而失去白皙的質感。糖化不僅發生在真皮,新近的研究發現表皮中的蛋白質(特別是角蛋白10)也可以被糖化[2]。所以 抗糖化也是防止衰老的重要策略

我要再次Po出這張圖,說明老化過程中,糖化、自由基、光老化是怎樣互相促進的。

圖1 糖化、自由基、光損傷之間的網路式作用

糖化不僅對皮膚失真害 。它對全身的健康都失真害,一個極端的例子是糖尿病足,看起來是一個皮膚損害,但真正的原因是因為過多地糖導致傷口潰瘍無法愈合,進而可能造成感染並陷入惡性迴圈。因此,理論上, 系統性地抗糖化不僅有利於皮膚,更有利於全身健康

二、口服抗糖化有其意義

之前的文章中我們已經提到一些此前的研究:體內和體外研究發現有一些食物是可以幫助預防糖化的,目前已知有肉桂、苜蓿、牛至、多香果(類似五香粉的一種多香料混合物)可以預防果糖引起的糖化。其它可幫助抑制糖化的有生姜、大蒜、α-硫辛酸、迷叠香、馬郁蘭、肉堿、牛磺酸、肌肽、類黃酮(包括槲皮素、蘆丁[4]、紅葡萄皮萃取物[5])、苯磷硫胺、印度梔子、橄欖葉萃取物[6]等。吡哆胺(維生素B6的一種異構體)口服可以顯著抑制皮膚中的糖化反應。

體外試驗發現許多種抗氧化劑和維生素都可以抑制血清白蛋白糖化(包括維生素B3、B6、E、C、B2、硒酸鈉、富硒酵母、鎂、鋅)。

維生素C和綠茶萃取物的抗糖化作用得到了人臨床實驗和動物實驗的支持,藍莓萃取物的抗糖化作用得到了在糖尿病患者試驗的證實。動物試驗發現α-硫辛酸可以抑制鼠肌腱的糖化(肌腱的主要成分是膠原蛋白)[7]。

縱觀已有的研究文獻, 抗糖化物質的作用可以透過體外實驗進行篩選、人或動物試驗進行確認 。而具有抗糖化作用的物質,多數都屬於抗氧化類、植物多酚類(其實這類成分也都有抗氧化能力),或者這些物質的構成成分。

三、赫熙(HECH)抗糖飲的一個實驗

話說,為了更好地進行皮膚科學的基礎研究,2020年下半年,我與兩位校友又合作了一個聯合基礎實驗室(其實當時也有一點別的原因,這事兒以後再說)。這個實驗室的定位是做一些細胞生物和分子生物方面的基礎研究。下圖是這個實驗室的一角。

圖2冰寒護膚聯合基礎實驗室

德國 赫熙 HECH )這個品牌大家還有印象吧?(之前評測過他家一款奢華膠原蛋白口服液),他們家還有一款 第6代口服抗糖產品 非常值得關註。

圖3 HECH第6代抗糖飲

剛好我們在建立糖化、光老化等方面的一些體外測試模型,所以剛好可以拿這個抗糖飲來測試一下,看看抗糖化效果怎麽樣。

這個測試流程可以概括如下:

首先 ,我們在 低糖條件 下,馴養了人的真皮成纖維細胞(即:合成膠原蛋白的那個細胞),這樣,可以將細胞本身的基礎糖化水平降低。

然後 ,在培養基中加入不同的糖,包括核糖、果糖、葡萄糖,看看這些糖是否可以導致膠原蛋白糖化,實驗證實葡萄糖是一個比較好的測試原料。透過細胞活力和糖化水平的預實驗,選定125mM的葡萄糖濃度用於糖化測試。

第三步 ,正式實驗。為了便於大家理解,畫個示意圖,這個實驗大致是這麽做的:方框代表細胞培養板,圓形的地方是裝有成纖維細胞和細胞培養基的小皿,細胞就在這裏面生長。先把細胞培養幾十小時,長得比較繁盛了之後,加入葡萄糖和其它待測試物,再培養幾十小時,然後把這些細胞拿出來檢測有多少糖化的蛋白(其中主要是膠原蛋白)。

圖4 細胞加糖或不加糖進行培養

對於糖化蛋白的檢測是使用一種高靈敏的方法,叫ELISA。這裏就不過多深入技術原理了,總之,這種技術可以檢測到每毫升皮克級(一千億分之一克)的蛋白質數量,是生物實驗中常用的一種方法。

這裏要解釋一下為啥有一組細胞加肌肽呢?因為以往的多項研究發現肌肽是一種有可靠抗糖化作用的物質,所以我們用肌肽來作為對照。

結果如下:

圖5 加入125mM葡萄培養的成纖維細胞的糖化蛋白量比較

由上圖可見:正常情況下,就有蛋白質的糖化,加入葡萄糖後,可使糖化蛋白水平進一步上升。而 加入HECH抗糖飲的成分後,可使糖化蛋白顯著減少 (與陰性對照相比下降27.1%,這是很棒的數據了),且作用比單一使用肌肽更明顯。

為了有一個直觀的認識,我們進行了免疫熒光染色,也就是用特殊的熒光染料把糖化的蛋白標記出來,使之在熒光顯微鏡下變得可見。

圖6 加入125mM葡萄糖培養的成纖維細胞的糖化試驗(綠色熒光顯示被糖化的蛋白):A、未添加抗糖物質處理,被糖化的蛋白處綠色熒光多且非常亮;B、添加了1%HECH抗糖飲成分,綠色熒光很少且黯淡

從圖6A、B對比來看, HECH抗糖飲在細胞實驗中對蛋白糖化具有顯著抑制作用。

四、分析與討論

整個實驗結果還是令人感到挺滿意的,HECH第6代抗糖飲在細胞試驗表現了出顯著的抗糖效果(當然,一方面也驗證了我們基礎實驗室在這方面的技術能力:)

究其原因,是因為HECH抗糖飲中復配了大量的抗糖化成分,包括但不限於肌肽,可惜由於條件所限無法完全還原這些成分在體內復雜的抗糖化過程。這些成分主要包括:

1、肌肽 :前面已經介紹了,是公認有抗糖化作用的成分。

2、白杉萃取物 (Abies alba Belinal®):強大抗氧化特性來自豐富的天然多酚 - 強效的天然抗氧化劑,包括生物類黃酮、酚酸和木脂素。白杉萃取物中的木脂素已被證明具有抗氧化作用和抗糖尿病作用,這一成分也具有歐洲專利局的認可(專利號SI24984),內服可降低餐後血糖反應、降低餐後血糖濃度,隨機、雙盲、安慰劑對照研究中顯示其所含多酚對α葡糖苷酶和α澱粉酶的顯著抑制作用[8](這樣就可以抑制糖的吸收)。

另外有資料顯示,白衫萃取物Belinal®還具有抗衰老作用,可顯著增加膠原蛋白和彈性蛋白的合成,在8周後改善真皮的結構,皺紋的深度和體積減少34%。

3、馬基莓漿果萃取物Delphinol ®:含有大量的花青素、多酚和生物類黃酮,具有極高的抗氧化能力,可以保護身體免受有害自由基損傷。在一項隨機,雙盲,安慰劑對照的臨床研究[9]中,與安慰劑治療相比,Delphinol®顯著降低了研究參與者的氧化LDL膽固醇,並且Delphinol®透過鈉葡萄糖協同轉運蛋白抑制的機制降低葡萄糖調節受損個體的血糖峰值和餐後血糖升高,這對於從源頭減少膠原蛋白糖化損傷起到關鍵作用,因為過高的血糖會加速糖化。

另外,前文也提到自由基是加速糖化的「幫兇」,而馬基莓萃取物具有少見的可以淬滅5種自由基的能力,這也大大降低蛋白質的糖化行程。

4、多種維生素 ,特別是維生素C,可以抗氧化並促進膠原蛋白合成。

5、多種微量元素 ,包括鉻(為「葡萄糖耐量因子」中的活性成分。具有促進胰島素作用和促進葡萄糖代謝作用)、錳(在超氧化物歧化酶(SOD)抗氧化劑的形成和功能中起重要作用)。

6、多種膠原蛋白相關的胺基酸 :羥脯胺酸、甘胺酸,賴胺酸和脯胺酸,均為合成膠原蛋白所必須的胺基酸,加起來占膠原蛋白合成所需胺基酸總量的至少50%。另外,羥脯胺酸和脯胺酸對膠原蛋白的穩定性也起著關鍵作用。所以,赫熙抗糖飲添加這些典型胺基酸,對於促進和修復膠原蛋白起到很好作用。

實際上我們也做了膠原蛋白的合成試驗,發現該配方在體外試驗中也能促進膠原蛋白合成,不過因為本篇主要寫的是抗糖化,所以就不過多講膠原蛋白合成的部份了。

從其成分配置來看,非肌肽成分扮演了重要的角色(因為在整個抗糖飲配方中,肌肽的含量只是很小一部份。將抗糖飲稀釋千分之一,其中的肌肽含量就更遠低於千分之一了)。

寫到這裏,我還是希望再叮囑一下:

抗糖化是個系統工程。縱然有有效的抗糖化護膚品或保養品,也需要從至少四方面著手:

(1)低糖負荷飲食,減少糖化食物攝入,增加抗糖化食物,均衡飲食;

(2)防曬、抗氧化;

(3)外用抗糖化成分的護膚品;

(4)改善生活習慣(包括不要抽煙、多運動、保證充足睡眠等)。

必須綜合護理,才能獲得最大收益。

五、總結

行文至此,我們做一下總結:

1、糖化是導致老化和損傷的重要方面,是抗衰老應予重視的一項工作。

2、糖化與自由基損傷、光老化之間可以形成互相促進的網路作用,彼此加重,惡性迴圈。

3、一些體外、動物和人的臨床研究發現,一些營養成分,特別是抗氧化類、多酚類物質具有抗糖化作用。

4、我們基礎實驗室利用人的成纖維細胞糖化模型,測試了HECH抗糖飲配方在體外情況下抑制糖化膠原蛋白的能力,結果顯示HECH抗糖飲具有優異的抗糖化作用。

5、分析試驗結果認為,HECH抗糖飲抗糖化能力超過單用肌肽,是由於配方中添加了肌肽並科學復配了多種多酚類物質、維生素、微量元素等,是一款較全面的抗糖產品,從源頭抗糖(抑制糖的吸收)到減少糖化行程等方面都有作用。

6、抗糖化是一個綜合工程,建議從至少4方面著手,配合有效的抗糖補充劑,應能獲得最大收益。