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关于抗糖化,这次我们做了点试验

2021-05-25知识

一、再提抗糖化

此前我们详细讨论过抗糖化和抗衰老有关的问题(抗糖化是骗局吗?)。我们在此作一下简要的回顾:

皮肤的衰老有多方面的途径,包括主要包括外源性老化(主要是光老化)和内源性老化(基因编码的、自由基、糖化等)。

与衰老相关的糖化(glycation)实际上是一个简称,全称是非酶糖基化(non-enzymatic glycosylation),简单地说,这种糖化反应是在没有酶作用的情况下,糖类和蛋白质结合,使蛋白质失去正常结构和颜色,变脆、发黄。

皮肤中的胶原蛋白因糖化而交联,弹性就降低了,而且会强烈吸收紫外线,在紫外线作用下产生更多的自由基,进一步导致皮肤的衰老,形成恶性循环。胶原蛋白是已经分泌到细胞外的蛋白,而研究发现细胞内的蛋白——比如成纤维细胞内的波形蛋白也是糖化反应的主要对象,波形蛋白的糖化,可能是导致组织弹性、柔韧性降低的主要原因之一[1]。

另外一个恶性循环是AGEs的受体被激活后,就会诱导产生活性氧簇自由基(reactive oxygen species,ROS),消耗我们体内的抗氧化系统组分,包括超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)、维生素C等,进而影响糖化抑制系统(Glo I)的能力,促进糖化过程[2]。近年的研究还发现AGEs可以通过激活AGEs受体(AGER),促进黑色素的产生[3]。

皮肤中的糖化胶原蛋白在20岁时能被观察到,随着年龄增长和皮肤衰老,皮肤中的AGEs随之增多,80岁时糖化的比例可达30%-50%[2]。糖化的胶原蛋白也无法被通常意义上的「真皮基质重塑过程」所降解更新(所以一旦损伤也不能像通常那样容易被修复,这很可能是糖尿病造成的损伤很难修复的原因),看起来颜色发黄,皮肤也会因此而失去白皙的质感。糖化不仅发生在真皮,新近的研究发现表皮中的蛋白质(特别是角蛋白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出这张图,说明老化过程中,糖化、自由基、光老化是怎样互相促进的。

图1 糖化、自由基、光损伤之间的网络式作用

糖化不仅对皮肤有损害 。它对全身的健康都有损害,一个极端的例子是糖尿病足,看起来是一个皮肤损害,但真正的原因是因为过多地糖导致伤口溃疡无法愈合,进而可能造成感染并陷入恶性循环。因此,理论上, 系统性地抗糖化不仅有利于皮肤,更有利于全身健康

二、口服抗糖化有其意义

之前的文章中我们已经提到一些此前的研究:体内和体外研究发现有一些食物是可以帮助预防糖化的,目前已知有肉桂、苜蓿、牛至、多香果(类似五香粉的一种多香料混合物)可以预防果糖引起的糖化。其它可帮助抑制糖化的有生姜、大蒜、α-硫辛酸、迷迭香、马郁兰、肉碱、牛磺酸、肌肽、类黄酮(包括槲皮素、芦丁[4]、红葡萄皮提取物[5])、苯磷硫胺、印度栀子、橄榄叶提取物[6]等。吡哆胺(维生素B6的一种异构体)口服可以显著抑制皮肤中的糖化反应。

体外试验发现许多种抗氧化剂和维生素都可以抑制血清白蛋白糖化(包括维生素B3、B6、E、C、B2、硒酸钠、富硒酵母、镁、锌)。

维生素C和绿茶提取物的抗糖化作用得到了人临床实验和动物实验的支持,蓝莓提取物的抗糖化作用得到了在糖尿病患者试验的证实。动物试验发现α-硫辛酸可以抑制鼠肌腱的糖化(肌腱的主要成分是胶原蛋白)[7]。

纵观已有的研究文献, 抗糖化物质的作用可以通过体外实验进行筛选、人或动物试验进行确认 。而具有抗糖化作用的物质,多数都属于抗氧化类、植物多酚类(其实这类成分也都有抗氧化能力),或者这些物质的构成成分。

三、赫熙(HECH)抗糖饮的一个实验

话说,为了更好地进行皮肤科学的基础研究,2020年下半年,我与两位校友又合作了一个联合基础实验室(其实当时也有一点别的原因,这事儿以后再说)。这个实验室的定位是做一些细胞生物和分子生物方面的基础研究。下图是这个实验室的一角。

图2冰寒护肤联合基础实验室

德国 赫熙 HECH )这个品牌大家还有印象吧?(之前评测过他家一款奢华胶原蛋白口服液),他们家还有一款 第6代口服抗糖产品 非常值得关注。

图3 HECH第6代抗糖饮

刚好我们在建立糖化、光老化等方面的一些体外测试模型,所以刚好可以拿这个抗糖饮来测试一下,看看抗糖化效果怎么样。

这个测试流程可以概括如下:

首先 ,我们在 低糖条件 下,驯养了人的真皮成纤维细胞(即:合成胶原蛋白的那个细胞),这样,可以将细胞本身的基础糖化水平降低。

然后 ,在培养基中加入不同的糖,包括核糖、果糖、葡萄糖,看看这些糖是否可以导致胶原蛋白糖化,实验证实葡萄糖是一个比较好的测试原料。通过细胞活力和糖化水平的预实验,选定125mM的葡萄糖浓度用于糖化测试。

第三步 ,正式实验。为了便于大家理解,画个示意图,这个实验大致是这么做的:方框代表细胞培养板,圆形的地方是装有成纤维细胞和细胞培养基的小皿,细胞就在这里面生长。先把细胞培养几十小时,长得比较繁盛了之后,加入葡萄糖和其它待测试物,再培养几十小时,然后把这些细胞拿出来检测有多少糖化的蛋白(其中主要是胶原蛋白)。

图4 细胞加糖或不加糖进行培养

对于糖化蛋白的检测是使用一种高灵敏的方法,叫ELISA。这里就不过多深入技术原理了,总之,这种技术可以检测到每毫升皮克级(一千亿分之一克)的蛋白质数量,是生物实验中常用的一种方法。

这里要解释一下为啥有一组细胞加肌肽呢?因为以往的多项研究发现肌肽是一种有可靠抗糖化作用的物质,所以我们用肌肽来作为对照。

结果如下:

图5 加入125mM葡萄培养的成纤维细胞的糖化蛋白量比较

由上图可见:正常情况下,就有蛋白质的糖化,加入葡萄糖后,可使糖化蛋白水平进一步上升。而 加入HECH抗糖饮的成分后,可使糖化蛋白显著减少 (与阴性对照相比下降27.1%,这是很棒的数据了),且作用比单一使用肌肽更明显。

为了有一个直观的认识,我们进行了免疫荧光染色,也就是用特殊的荧光染料把糖化的蛋白标记出来,使之在荧光显微镜下变得可见。

图6 加入125mM葡萄糖培养的成纤维细胞的糖化试验(绿色荧光显示被糖化的蛋白):A、未添加抗糖物质处理,被糖化的蛋白处绿色荧光多且非常亮;B、添加了1%HECH抗糖饮成分,绿色荧光很少且黯淡

从图6A、B对比来看, HECH抗糖饮在细胞实验中对蛋白糖化具有显著抑制作用。

四、分析与讨论

整个实验结果还是令人感到挺满意的,HECH第6代抗糖饮在细胞试验表现了出显著的抗糖效果(当然,一方面也验证了我们基础实验室在这方面的技术能力:)

究其原因,是因为HECH抗糖饮中复配了大量的抗糖化成分,包括但不限于肌肽,可惜由于条件所限无法完全还原这些成分在体内复杂的抗糖化过程。这些成分主要包括:

1、肌肽 :前面已经介绍了,是公认有抗糖化作用的成分。

2、白杉提取物 (Abies alba Belinal®):强大抗氧化特性来自丰富的天然多酚 - 强效的天然抗氧化剂,包括生物类黄酮、酚酸和木脂素。白杉提取物中的木脂素已被证明具有抗氧化作用和抗糖尿病作用,这一成分也具有欧洲专利局的认可(专利号SI24984),内服可降低餐后血糖反应、降低餐后血糖浓度,随机、双盲、安慰剂对照研究中显示其所含多酚对α葡糖苷酶和α淀粉酶的显著抑制作用[8](这样就可以抑制糖的吸收)。

另外有资料显示,白衫提取物Belinal®还具有抗衰老作用,可显著增加胶原蛋白和弹性蛋白的合成,在8周后改善真皮的结构,皱纹的深度和体积减少34%。

3、马基莓浆果提取物Delphinol ®:含有大量的花青素、多酚和生物类黄酮,具有极高的抗氧化能力,可以保护身体免受有害自由基损伤。在一项随机,双盲,安慰剂对照的临床研究[9]中,与安慰剂治疗相比,Delphinol®显著降低了研究参与者的氧化LDL胆固醇,并且Delphinol®通过钠葡萄糖协同转运蛋白抑制的机制降低葡萄糖调节受损个体的血糖峰值和餐后血糖升高,这对于从源头减少胶原蛋白糖化损伤起到关键作用,因为过高的血糖会加速糖化。

另外,前文也提到自由基是加速糖化的「帮凶」,而马基莓提取物具有少见的可以淬灭5种自由基的能力,这也大大降低蛋白质的糖化进程。

4、多种维生素 ,特别是维生素C,可以抗氧化并促进胶原蛋白合成。

5、多种微量元素 ,包括铬(为「葡萄糖耐量因子」中的活性成分。具有促进胰岛素作用和促进葡萄糖代谢作用)、锰(在超氧化物歧化酶(SOD)抗氧化剂的形成和功能中起重要作用)。

6、多种胶原蛋白相关的氨基酸 :羟脯氨酸、甘氨酸,赖氨酸和脯氨酸,均为合成胶原蛋白所必须的氨基酸,加起来占胶原蛋白合成所需氨基酸总量的至少50%。另外,羟脯氨酸和脯氨酸对胶原蛋白的稳定性也起着关键作用。所以,赫熙抗糖饮添加这些典型氨基酸,对于促进和修复胶原蛋白起到很好作用。

实际上我们也做了胶原蛋白的合成试验,发现该配方在体外试验中也能促进胶原蛋白合成,不过因为本篇主要写的是抗糖化,所以就不过多讲胶原蛋白合成的部分了。

从其成分配置来看,非肌肽成分扮演了重要的角色(因为在整个抗糖饮配方中,肌肽的含量只是很小一部分。将抗糖饮稀释千分之一,其中的肌肽含量就更远低于千分之一了)。

写到这里,我还是希望再叮嘱一下:

抗糖化是个系统工程。纵然有有效的抗糖化护肤品或保养品,也需要从至少四方面着手:

(1)低糖负荷饮食,减少糖化食物摄入,增加抗糖化食物,均衡饮食;

(2)防晒、抗氧化;

(3)外用抗糖化成分的护肤品;

(4)改善生活习惯(包括不要抽烟、多运动、保证充足睡眠等)。

必须综合护理,才能获得最大收益。

五、总结

行文至此,我们做一下总结:

1、糖化是导致老化和损伤的重要方面,是抗衰老应予重视的一项工作。

2、糖化与自由基损伤、光老化之间可以形成互相促进的网络作用,彼此加重,恶性循环。

3、一些体外、动物和人的临床研究发现,一些营养成分,特别是抗氧化类、多酚类物质具有抗糖化作用。

4、我们基础实验室利用人的成纤维细胞糖化模型,测试了HECH抗糖饮配方在体外情况下抑制糖化胶原蛋白的能力,结果显示HECH抗糖饮具有优异的抗糖化作用。

5、分析试验结果认为,HECH抗糖饮抗糖化能力超过单用肌肽,是由于配方中添加了肌肽并科学复配了多种多酚类物质、维生素、微量元素等,是一款较全面的抗糖产品,从源头抗糖(抑制糖的吸收)到减少糖化进程等方面都有作用。

6、抗糖化是一个综合工程,建议从至少4方面着手,配合有效的抗糖补充剂,应能获得最大收益。