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水通道蛋白在护肤品和注射填充剂中的应用

作者: Dr. Leslie Baumann

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阅读时间 3 min

作为皮肤科医生和皮肤护理专家,患者经常会问我了解最新的护肤成分,例如水通道蛋白。 水通道蛋白最近引起了人们的关注,因为当将 SkinVive(一种透明质酸)注射到皮肤中时,水通道蛋白的活性会增加。 但是什么是水通道蛋白?将它们添加到面霜中后真的能滋润您的皮肤吗? 以下是您需要了解的有关皮肤护理和皮肤中的水通道蛋白的信息。

Aquaporin channel in Skin

什么是水通道蛋白?

水通道蛋白的定义是水和某些物质可以通过在细胞之间移动的孔。 水通道蛋白 (AQP) 是一种完整的膜蛋白,可形成水通道以促进细胞之间的水运输。 在哺乳动物中发现了 13 种水通道蛋白。 水通道蛋白 1、2、4、5 和 8 仅运输水,而 3、7、9 和 10 还运输甘油和其他小溶质。

刺激水通道蛋白的护肤品

当您将水通道蛋白添加到护肤品中时,水通道蛋白本身不起作用,因此请勿在标签上寻找水通道蛋白。 相反,寻找刺激水通道蛋白活性的成分。 以下是一些作用于水通道蛋白通道的产品:

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skincare ingredients that act on aquaporin

护肤成分如何激活 AQP?

虽然水通道蛋白本身不需要能量,但它们的活性可以通过增加其表达和在细胞膜中积累的物质来刺激。 例如,水通道蛋白表达和膜定位受到生长因子和细胞因子的刺激,增加了可用于促进水和溶质扩散的水通道蛋白通道的数量。

关键是水通道蛋白本身不需要能量来运输水/溶质,但它们在膜中的丰度和活性可以通过其他需要能量的细胞信号传导过程上调。 然后,水通道蛋白通过插入膜中的附加通道介导被动的、下坡的水传输。

作用于水通道蛋白的护肤成分

您不会在产品标签上看到水通道蛋白,而是寻找刺激水通道蛋白的成分。 最初关于水通道蛋白的炒锅是由 F. 迪奥 (Christian Dior) 护肤品部门的邦特 (Bonte)。 他表明 Ajuga turkentanica 可以刺激水通道蛋白 3,而 Dior 是第一个拥有该技术的护肤品系列。

土耳其斯坦牛筋草

Ajuga turkestanica 是一种用于传统医学和健美补充剂的草药。 它含有生物活性化合物,如植物蜕皮类固醇和环烯醚萜苷。

研究显示 A. 土耳其斯坦提取物可以增加皮肤细胞中水通道蛋白 3 (AQP3) 的表达和活性。 AQP3 对于在角质形成细胞之间传输水和甘油以滋润皮肤至关重要。

在培养的人表皮细胞中,A. 土耳其斯坦处理提高了 AQP3 蛋白水平。 当局部应用于志愿者时,它增加了 AQP3 基因表达并减少了经表皮水分流失。

通过刺激 AQP3,A. turkestanica 改善表皮分化和水合作用。 它增强皮肤的天然保湿通道,从而实现更好的屏障功能。

A. turkestanica 代表一种独特的植物成分,作用于内在的水通道蛋白途径。 虽然水通道蛋白本身不会穿透皮肤,但 A. turkestanica 提供了一种调节这些水转运蛋白的方法。

大麻素

最近的研究 926) 揭示了大麻衍生化合物大麻二酚 (CBD) 在调节水通道蛋白,特别是水通道蛋白-3 (AQP3) 中的作用。 AQP3 在表皮角质形成细胞中高度表达,通过运输水和甘油对皮肤水合作用至关重要。 在一项针对无毛小鼠的研究中,每天局部涂抹 1% CBD 溶液可显着增加皮肤水合作用。 这种保湿效果伴随着皮肤中 AQP3 mRNA 和蛋白质水平表达的增加。 然而,CBD 并没有改变其他保湿因子,如透明质酸、神经酰胺或聚丝蛋白。 AQP3 的选择性刺激表明它可能有助于 CBD 的皮肤保湿特性。

CBD 可能通过激活 PPARγ 受体来增加 AQP3,但具体机制尚不清楚。 总体而言,CBD 作为一种能够促进皮肤保湿的化妆品成分具有前景。 通过上调 AQP3,CBD 可以增强皮肤的内源性保水和屏障功能。

这款面油含有大麻籽油、荷荷巴油、辣木籽油、犬蔷薇籽油和亚油酸,可为肌肤保湿。 大麻将有助于刺激水通道蛋白通道。

甘油葡萄糖苷

甘油基葡萄糖苷是一种天然保湿剂,可以刺激水通道蛋白 3 (AQP3) 活性,为肌肤补水。 AQP3 在表皮角质形成细胞中运输水和甘油,在皮肤水分平衡中发挥关键作用。

在一项针对培养的人角质形成细胞的研究中,甘油葡萄糖苷增加了 AQP3 mRNA 和蛋白质水平。 当局部应用于志愿者时,甘油葡萄糖苷渗透到完整的表皮并上调 AQP3 基因表达。

这种 AQP3 刺激伴随着屏障功能的改善,表现为经皮水分流失的减少。 甘油葡萄糖苷将水分吸入皮肤并刺激皮肤的天然保湿通道。

 

含有甘油基葡萄糖苷的产品:

本产品是一款卓越的屏障修复保湿霜。 它刺激水通道蛋白通道,在显微镜下显示马耳他十字图案,并且具有正确的神经酰胺、脂肪酸和胆固醇比例1:1:1。 它还含有多种抗衰老成分成分,帮助保护皮肤免受污染。

视黄酸

视黄酸是维生素 A 的衍生物,已广泛用于治疗皮肤病,例如角化异常、痤疮和皮肤老化。 然而,其最常见的副作用之一是皮肤干燥、脱皮和刺激。


一些证据表明视黄醇等类维生素A影响水通道蛋白的表达。


一项针对培养的人 HaCaT 角质形成细胞的研究 (6) 发现视黄酸药物可增加 AQP3 mRNA、蛋白质水平和细胞数量。 这种水通道蛋白刺激发生在异维A酸、阿维A和阿达帕林治疗时。


水通道蛋白活性越高,水分流失越多,这可能解释了视黄酸的干燥效应。 适当的剂量可以减少副作用,同时受益于 AQP3 的屏障修复作用。

总体而言,视黄酸似乎在体外调节 AQP3 表达。 进一步探索这种关系和水通道蛋白的调节可能会改善类维生素A治疗。


下面是一些适合初学者的视黄醇。  视黄醇在皮肤中转化为视黄酸。


姜黄

常见香料姜黄含有活性化合物姜黄素。 研究表明姜黄素可以增加培养的人角质形成细胞中 AQP3 的表达和甘油的转运。 它可能通过激活 PPARγ 受体发挥作用。 将姜黄提取物涂抹在小鼠皮肤上也会提高 AQP3 水平。 姜黄促进水通道蛋白的能力可能有助于其皮肤保湿功效。


这些护肤品含有姜黄:

真皮填充剂和 AQP

SkinVive、Restylane、Juvederm 和 Voluma 等透明质酸填充剂具有较高的锁水能力。 当作为真皮填充剂注射时,它们会吸收周围组织的水分。 这会导致填充剂膨胀,从而拉伸并滋润皮肤。 这种机械作用被认为可以刺激水通道蛋白,打开水通道,使水更有效地输送到皮肤细胞中。 然而,确切的机制需要进一步研究才能得到明确证实。

AQP 的类型

水通道蛋白3

AQP3 是人表皮中的主要水通道蛋白并且可渗透水和甘油。 多年来,科学家们已经知道甘油在皮肤保湿方面发挥着关键作用。 AQP3 被发现后,原因变得更加清晰。 研究表明,小鼠 AQP3 缺陷会导致表皮干燥、水合作用、甘油含量、弹性下降以及屏障恢复受损

水通道蛋白5

Aquaporin-5 (AQP5) 是皮肤中(特别是汗腺)中发现的另一种水通道蛋白。 AQP5 在汗腺的分泌线圈和导管中高度表达。 它在响应热或其他刺激而产生和分泌汗液方面发挥着关键作用。 对小鼠的研究表明,AQP5 敲除会损害出汗,这表明它对汗腺功能的重要性。 AQP5 还可能有助于调节表皮增殖和分化。 在一些炎症性皮肤病(如特应性皮炎)中发现其表达减少,表明其可能参与疾病的发病机制。 然而,AQP5在皮肤生理学中的精确功能和调节仍需要更多的研究。 调节 AQP5 可能为治疗某些汗腺疾病提供机会,例如原发性局灶性多汗症,其特征是出汗过多。 总体而言,AQP5 是另一种水通道蛋白,通过其产汗作用来维持皮肤水合作用和体内平衡。

水通道蛋白9

该水通道蛋白9仅存在于表皮的颗粒层中。 它似乎运输甘油和尿素。

aquaporin hydration

AQP 如何为肌肤补水?

水通道蛋白促进水、甘油和溶质在角质形成细胞之间的运输。 这为许多皮肤功能提供动力,如水合作用、增殖、分化和屏障修复。

AQP3 将水和甘油带入细胞。 甘油充当天然保湿因子,而水则保持水分。 AQP3 还有助于表皮发育和伤口愈合。 总体而言,水通道蛋白是使皮肤持续保湿的动态通道。

让 AQP 进入皮肤

外用产品可能含有水通道蛋白或“激活”它们。 当配制在皮肤护理产品中时,水通道蛋白太大,这些蛋白质在局部应用时无法渗透得足够深以产生真正的影响。

相反,应寻找可提高天然水通道蛋白水平的成分,例如 ajuga turkenstancia、神经酰胺烟酰胺姜黄类维生素A抗氧化剂也有助于预防与紫外线相关的 AQP3 下降。

像 Skinvivé (TM)  含有透明质酸的注射剂很有趣,因为它们似乎可以激活皮肤中的 AQP3。

水通道蛋白和皮肤屏障

皮肤保湿屏障可防止水分流失并免受刺激。干性皮肤湿疹受到损害时,水通道蛋白活性会发生变化:

  • AQP3 增加,导致水分流失过多。

  • AQP5 在炎症条件下降低,破坏正常的水平衡。

     

虽然尚未完全了解,但水通道蛋白对于正常的屏障功能至关重要。

aquaporins for inflammation

水通道蛋白在皮肤炎症中的作用

红斑痤疮

最近的研究发现了水通道蛋白 3 (AQP3) 在炎症性皮肤病红斑痤疮中的作用。 红斑痤疮的特征是面部发红、丘疹和血管扩张。

一项研究 (16) 表明,红斑痤疮患者和小鼠模型的表皮角质形成细胞和真皮 CD4+ T 细胞中 AQP3 上调。 在使用 LL37 诱导患红斑痤疮的小鼠中,AQP3 敲除可导致对疾病发展的抵抗力。

在角质形成细胞中,AQP3 在 NF-κB 激活和随后的趋化因子产生中发挥重要作用。 NF-κB 刺激趋化因子的释放,招募免疫细胞,从而加剧炎症。

此外,AQP3 缺陷可能通过降低磷酸化 STAT3 水平来抑制辅助性 T 17 (Th17) 细胞分化。 Th17 细胞驱动自身免疫反应并与红斑痤疮有关。

总的来说,这些发现表明 AQP3 是激活表皮 NF-κB 和趋化因子信号传导所必需的。 它还揭示了 AQP3 在红斑痤疮发病机制中 Th17 细胞介导的免疫中的先前未知的作用。

研究表明 AQP3 表达与红斑痤疮严重程度相关。 该证据和其他证据表明 AQP3 参与红斑痤疮的特征性炎症。

事实上,AQP3 缺失减弱了小鼠的炎症表型。 分析显示 AQP3 参与炎症相关的 NF-κB 和 Th17 细胞通路。 因此,AQP3 可能是治疗红斑痤疮的新治疗靶点。

粉刺

与正常皮肤相比,受痤疮影响的皮肤中的AQP3表达和活性增加,促进更多的水分通过表皮输送。 AQP3 上调可能导致痤疮的一些病理生理特征,包括皮脂分泌过多、角质细胞增殖异常和炎症。

研究表明,与非病变皮肤相比,AQP3 在痤疮病变中过度表达。 通过增加表皮的水渗透性,AQP3 表达和功能的改变可能与痤疮发病机制有关。 然而,仍需要更多的研究来充分了解其具体贡献。

水通道蛋白通过在细胞之间穿梭水和溶质来实现水合作用、屏障功能等。 虽然局部水通道蛋白可能不起作用,但用成分、药物或专门的注射剂对其进行调节是有希望的。


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水通道蛋白如何发挥作用?

AQP 是嵌入皮肤细胞膜中的蛋白质通道,允许水通过,同时阻止离子和其他溶质通过。 通过让水渗透皮肤细胞,水通道蛋白在调节水合作用、温度控制和其他与皮肤水平衡相关的功能中发挥着重要作用。

为什么水通道蛋白很重要?

AQP 在皮肤中很重要,因为它们允许水、甘油和尿素穿过皮肤细胞之间的质膜,从而实现对水合作用、温度调节和其他功能至关重要的水传输。 由于质膜不透水,因此水通道蛋白提供了水在皮肤细胞之间穿过的唯一途径。

水通道蛋白是否主动运输?

AQP 促进水和小溶质沿着浓度梯度被动运输穿过细胞膜,而不是逆着浓度梯度主动运输。

水通道蛋白使用 ATP 吗?

不,AQP 不使用 ATP。水通道蛋白促进水和小溶质跨细胞膜的被动扩散,而不是主动运输,因此它们不需要或使用 ATP 作为能量来源。

谁在皮肤中发现了水通道蛋白?

发现人类皮肤中水通道蛋白 3 (AQP3) 表达的完整时间表,参考文献为: 1993 年,两个独立的研究小组首次从大鼠肾脏中鉴定并克隆了 AQP3: 阿格雷等人。 “新水通道蛋白 AQP3:非洲爪蟾卵母细胞中的 cDNA 和功能表达。《美国国家科学院院刊》90。3(1993):814-818。石桥等人。 “水通道蛋白家族成员的分子克隆和表达,对甘油和尿素以及肾集合管细胞基底外侧膜表达的水具有渗透性。”生物化学杂志269。14(1994):10697-10702。2002 年,Sougrat 等人。 发表了第一项研究,证明 AQP3 在人类皮肤表皮和重建表皮中的表达: 苏格拉特等人。 “AQP3 在人类皮肤表皮和重建表皮中的功能表达。“皮肤病学研究杂志 118。4(2002):678-685。2006 年,奥尔森等人。 还发表了关于人体皮肤中 AQP3 的表征: 奥尔森等人。 “人体皮肤中 AQP5 的鉴定及其在人体汗腺中表达的验证。”生物化学杂志281。27(2006):18997-19007。总而言之,Sougrat 等人。 2002年首次发表AQP3在人体皮肤中定位的实验证据。 1993年,Agre和Ishibashi小组首次在大鼠肾脏中鉴定出AQP3。

什么是水通道蛋白?

AQP 是完整的膜蛋白,在生物细胞膜上形成孔,以促进水和小溶质的运输。 通过为水分子进出细胞的被动运动提供通道,水通道蛋白在维持许多组织和器官系统中的水稳态方面发挥着重要作用。

所有细胞中都存在水通道蛋白吗?

AQP 在许多细胞类型中表达,但并非在所有细胞中普遍存在;例如,它们存在于皮肤的角质形成细胞和肾脏的上皮细胞中,但通常不存在于成纤维细胞和其他结缔组织细胞中。 表达的水通道蛋白的具体类型取决于该组织或器官所需的生理水运输功能。

为什么水分子需要水通道蛋白?

由于细胞膜的疏水双层结构,在没有水通道蛋白的情况下,细胞膜不透水。 AQP 形成选择性孔通道,使水能够快速被动扩散穿过细胞膜,降低其浓度梯度,从而实现对许多生理过程至关重要的水运输。

水通道蛋白位于何处?

在皮肤中,水通道蛋白位于表皮层角质形成细胞的质膜内,特别是在基底层和棘层中丰富。

水通道蛋白需要能量吗?

水通道蛋白促进水和小溶质沿着浓度梯度被动运输穿过细胞膜,因此它们不需要 ATP 或其他能源。

水通道蛋白如何发挥作用?

水通道蛋白是蛋白质通道,允许水和小溶质穿过细胞膜,同时阻止离子和其他溶质通过。 当水分子与水通道蛋白孔接触时,它们会重新定向,并通过与水通道蛋白通道内的氨基酸短暂相互作用,以单行形式通过孔。关键点在于:1) 水通道蛋白提供选择性通道,仅允许水和小溶质穿过细胞膜;2) 当水通过孔时,它们通过特定的相互作用和方向以单列形式输送水。 这有利于水沿着其浓度梯度快速被动移动。

水通道蛋白在哪里发现?

AQP 存在于全身多种细胞类型的细胞膜中,但在参与液体运输的组织中高度表达。 一些关键位置是: 肾脏 - 水通道蛋白对于肾小管的水重吸收至关重要。皮肤 - 表皮中的角质形成细胞含有水通道蛋白以补充水分。肺 - 肺泡上皮细胞中的水通道蛋白参与空气湿度调节。分泌腺 - 水通道蛋白允许唾液腺、汗腺等分泌水分。眼睛 - 水通道蛋白促进角膜、晶状体和其他眼组织的水循环。脑 - 星形胶质细胞、室管膜细胞和其他脑细胞表达水通道蛋白来调节脑脊液。血管 - 水通道蛋白控制血液和间质液之间的水交换。总之,水通道蛋白遍布全身,但在参与水运输功能的细胞中含量最多。

水能穿过细胞膜吗?

水必须通过水通道蛋白通道才能在细胞之间移动。 AQP 通道有多种类型。

水通道蛋白需要活细胞才能发挥作用吗?

水通道蛋白即使在人造囊泡中或与细胞分离后也可以促进水通过膜运输,这表明它们沿着浓度梯度被动运输水并且不需要细胞能量或新陈代谢。 这使得可以在实验室中利用离体皮肤样本和人造皮肤模型研究护肤成分对水通道蛋白功能的影响。主要优点是,由于水通道蛋白不需要活细胞来运输水,因此可以通过将它们插入体外人造膜和皮肤结构中来检查其活性。 这样可以在模拟人类皮肤的皮肤模型中进行受控实验,研究不同的化合物如何通过水通道蛋白影响水的运动。

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水通道蛋白图像归属:OpenStax College - 解剖学与生理学、Connexions 网站。http://cnx.org/content/col11496/1.6/,2013 年 6 月 19 日。,共享。维基媒体。org/w/index.htmlphp?curid=30148553