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基于毛囊细胞自噬作用开发防脱生发活性成分的研究思考

来源:国际个人护理品生产商情 发布时间:2021-01-16 1681
食品饮料及个护个人护理品原料配料加工生产设备包装设备及材料其他 功能性配料
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导读:以前我们一直用“整体论”来解决防脱生发问题,当Huang Jing团队用“自噬”来研究防脱生发,很多市场经验被验证。研究发现,当自然诱变因子信号缺失时,处于休止期的头皮毛囊可以被药理学激活,这对脱发患者的治疗具有指导意义,也为我们今后运用高通量筛选防脱生发天然植物功效成分提供了可能,并找到了很好的阳性对照物。

谈防脱生发,我们先来关注引起脱发的原因。


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关于脱发的病因和发病机制尚未完全阐明,但已知与以下因素有重要关系:雄激素含量,血液流变学改变,营养不足,细菌和炎症,自身免疫性,遗传因素等,外因主要是生活压力和生活习惯。


2019年之前,我们的思路和理论基本都是“整体论”,主要从六个方向着手:一是促进血液循环增加营养;二是抑制5α-还原酶活性控油;三是抗炎,减少炎症发生;四是抗菌,就是抑制有害菌导致炎症损伤等;五是毛母细胞赋活,这个目前没有深入研究;六是其他一些辅助手段,例如保湿、促进透皮吸收等等。


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《Cell》子刊


生发的机理到底是什么?细化到终极毛囊干细胞上,真正的作用机理是什么?


我们行业,包括上下游,几乎没有突破性研究,都是结果导向的研究。结果导向的研究存在两个问题,一是在植物资源里面碰运气,二是研究费用高,周期长,行业难有坚守者。行业手段还是依赖古方经验,往往效果很难触达。


转机发生在跨界上,2019年8月《Cell》子刊:加州大学洛杉矶分校华人科学家HuangJing团队惊奇地发现,α酮戊二酸等诱导自噬的药物,能使休止期毛囊进入生长期,促进毛发再生。


毛发生长的动态周期


毛发是头皮的附属物,也是头皮的重要组成部分,从上向下分别是由毛干、毛根、毛囊、毛球及毛乳头组成,侧边还有皮脂腺。脱发主要分为斑秃、男性型脱发、女性型脱发和休止期脱发等。其中,休止期脱发是最常见的脱发类型之一,通常集中在头皮顶部。很多人头皮顶部开始变稀疏,很可能就是休止期脱发造成的。


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毛发生长周期


人类的毛囊有一个动态的生长周期,分为生长期、退化期和休眠期,对于正常的毛发生长来说,这个周期是周而复始的。在生长期,毛囊细胞转化为毛发,头发开始生长,这个过程会持续2-7年;随后,毛囊会进入退化期,这是个过渡时期,会持续2-3周,头发停止生长且容易脱落;之后毛囊会进入休止期,大约三个月左右,期间头发会自然脱落,毛囊在准备重生,进入下一个周期。对于健康人的头皮来说,平均85%-90%的毛囊是处于生长期的,这样才能保证我们头发浓密。但是,对于患有休止期脱发的人来说,可能有30%甚至以上的毛囊都处于休止期。大量的毛囊陷入休眠,不生产头发了,这就是很多人脱发的原因。这些毛囊只是陷入休眠,而不是死亡。只要能激活毛囊内的干细胞,就可能将其唤醒,而茂密的头发就可以再次长出来了。另一种表述方式是绝大部分头发都处在生长期,只有少部分处于休止和脱落状态。而每天掉落一定数量(大约70~100根)的处于脱落期的头发,也属于正常现象。但是如果每天脱落的头发超过100根,或者出现片状稀疏或脱落,就是一种病态的脱发。


用自噬研究防脱生发


加州大学洛杉矶分校华人科学家HuangJing团队用世界顶级的诺贝尔获奖技术(自噬)研究了防脱生发。科学家们之前发现,自噬作用对于干细胞的分化和再生至关重要[1]。此外,还有人曾在小鼠中发现,自噬作用降低会推迟毛囊周期,影响毛发的生长。不过,关于自噬与毛囊周期的关系还是不太明确[2]。Huang博士团队一直从事自噬方面的研究,他们曾发现,一种常见的代谢产物α-酮戊二酸(α-KG)能刺激自噬,延长线虫的寿命[3]。并且,在蠕虫和哺乳动物细胞中也有同样的效果[4]。


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定量小鼠皮肤黑色素沉着的出现(指示生长期的出现)


那α-KG是否能唤醒沉睡的毛囊,刺激毛发生长呢?


研究人员选择了6.5周龄的皮肤毛囊进入休止期的小鼠背部皮肤模型,将它们背部的毛发全部剔除(之后它们的毛发不会再生长),然后隔一天涂抹一次α-KG。30-40天后,与对照组相比,α-KG治疗组小鼠背部皮肤可以看到明显的毛发生长!随后,他们对小鼠毛囊进行了检查,发现这些处于休止期的毛囊自噬作用被明显增强了,而且在α-KG刺激的7天后,便开始进入生长期。这说明,α-KG确实能够通过激活自噬作用,唤醒毛囊。


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α-KG(α-酮戊二酸)处理后小鼠皮肤的各种自噬激活标志蛋白表达情况。实验证实,诱导自噬的小分子,能够推动毛囊从休止期进入生长期,促进毛发再生。


接着,研究人员想,既然诱导自噬作用就能刺激毛发生长,那其他能诱导自噬的药物是不是也可以呢?α-KG是通过抑制ATP合酶、激活mTOR途径来诱导自噬的。而抑制这两条途径的药物还包括雷帕霉素、寡霉素等。实验证明,它们确实也能够诱导自噬,加速毛发再生。进一步研究发现像AICAR这一种腺苷类似物,也促进毛发再生。而这个结果与我们之前的研究吻合,我们在防脱精华液里面放入腺苷及其类似物,对防脱生发有帮助。


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AICAR-腺苷类似物促进毛发再生


这些药物对毛发生长的刺激可被特异性自噬抑制剂阻断,表明自噬和毛发再生之间存在机制上的联系。在自然毛囊周期中,自噬在进入生长期时持续增加,可防止老年小鼠的脱发。研究发现,当自然诱变因子信号缺失时,处于休止期的头皮毛囊可以被药理学激活,这对脱发患者的治疗具有指导意义。


靶向筛选天然功效成分


本研究也为我们今后运用高通量筛选防脱生发天然植物功效成分提供了可能,并找到了很好的阳性对照物。比如,侧柏叶,生姜等精准成分的验证,未来我们可以使用已知的自噬靶点对天然有效的活性成分进行高通量筛选。之前一直困扰,让我们不得其解的问题,很快就会知道结果。我们大家都知道:姜具有生发作用。但是我们很少有人知道,姜的水提物有防脱效果,但是姜油对防脱生发反而起反作用。很幸运,今天我们找到相关的理论基础正在做自噬模型验证。虽然本研究并没有在人类皮肤组织中证实这些药物对毛发生长的影响,但曾有研究发现,自噬能够促进在体外培养的人类毛囊器官的生长[4],未来可以深入研究。


目前,我们对生姜,人参,连翘,桑白皮,獐牙菜,苦参的成分测试及组方研究发现,我们筛选的组合可以刺激毛母细胞自噬作用,推进毛囊周期。通过自噬作用筛选出靶向活性成分,再结合传统的“整体论”头皮护理思路和方法,在此基础上形成整体解决方案,再通过人体测试验证,针对性更强、成本低,周期也更短。


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功效评价测试参考方案


随着新的化妆品管理条例的落地实施,对防脱生发产品相关测试方法及功效测试也做了细致要求,下面我们结合自主研发的毛囊赋活精华液,分享一套功效评价测试方案。


研究目的:通过受试者使用毛囊赋活精华液,观察使用前后控油、脱发状况,对毛囊赋活精华液进行有效性评价。


试验使用产品:自主研发的毛囊赋活精华液


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志愿者信息统计表


配比理念:伽誉认为脱发主要分为脂溢性脱发和干性脱发;脂溢性脱发需要控油(主要是控制5-a还原酶),无论是哪一种在过程中都需要活化毛母细胞,而活化毛母细胞最关键的是给毛母细胞营养,让头发健固或者生长,达到这个目的需要从内外两个方面着手,内部需要促进头皮血液循环,让血液输送更多的营养物质到达毛囊底部;外部需要直接在精华液中放入营养成分:氨基酸、维生素、腺苷、多肽等。


纳入标准:1.年龄20-40岁;2.身体健康,能配合本试验,态度认真,能够按规范使用化妆品,并配合工作人员按要求完成评价工作;3.具有一定表述能力,能真实反应使用后的感受;4.自愿参加,并签阅知情同意书。


排除标准:1.妊娠或哺乳期妇女;2.有严重头皮问题患者。


中止和剔除标准:1.受试者要求中止试验;2.受试者的顺应性不好;3.由于不良反应等,无法继续试验。


测试仪器和设备:SebumeterSM815测量仪、毛囊毛发分析仪、数码相机、头皮检测仪。


数据采集:止脱效果测试,头发生长对比测试,临床疗效评定(受试者自我评定),临床疗效评定(专业人员评定)。


数据记录:采用EXCEL2007版进行数据记录及整理。


统计分析:采用SPSS20.0版统计软件进行分析。


测试项目:梳发脱落数目、洗发脱落数目、头发脱落总数、头皮油脂分值(专业评分)、毛囊密度。


通过跨界结合,可以极大的加快某项技术的突破性进展,中国是一个中草药及植物特色资源非常丰富的国家,行业内不缺少对自主研发投入的坚守者,希望通过我们的共同努力做出我们中国自己的优秀个人护理品。新的化妆品管理条例的实施,也会促使中国化妆品在创新中起主导作用。


[1]SalemiS,YousefiS,ConstantinescuMA,etal.Autophagyisrequiredforselfrenewalanddifferentiationofadulthumanstemcells[J].CellResearch,2012,22(2):432-435


[2]WangL,GuoL,WangL,etal.OxidativestressandsubstancePmediatepsychologicalstress-inducedautophagyanddelayofhairgrowthinmice[J].ArchivesofDermatologicalResearch,2015,307(2):171-181


[3]ChinRM,FuX,PaiMY,etal.Themetaboliteα-ketoglutarateextendslifespanbyinhibitingATPsynthaseandTOR[J].Nature,2014,510(7505):397-401.


[4]ParodiC,HardmanJA,AllavenaG,etal.Autophagyisessentialformaintainingthegrowthofahuman(mini-)organ:Evidencefromscalphairfollicleorganculture[J].PLOSBiology,2018,16(3).


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