长期以来,神经酰胺(Ceramide)仅被认为是正常生物膜结构中的一种脂质成分,分布于脂双层结构的外侧,在中枢神经细胞尤其是脑细胞中含量丰富,并在神经细胞的发育、再生和修补过程中具有一定作用。在近年来有关细胞内转导的研究则发现,神经酰胺在多种细胞因子、维生素D、Fas及CD28配体等诱导的生物效应中起着重要的第二信使作用,由此参与细胞生长、增殖、分化、凋亡及损伤的多种生理与病理过程。医学及生物等学术界的进一步研究还表明,神经酰胺与皮肤的结构和功能也有着极为密切的关系,并在皮肤的修复、抗衰老等方面发挥着重要作用。现将神经酰胺与皮肤的结构和功能关系及其在医学美容中的作用总结如下:
一、 神经酰胺在皮肤中的分布、结构及特征
神经酰胺存在于皮肤表皮及毛发之中,其在表皮中的合成过程即是角质层的形成过程。表皮由五层结构即基底层、棘层、颗粒层、透明层及角质层所构成。这五层结构实际是角朊细胞由基底部向表层移行的动态过程。当基底细胞移行至棘层细胞时,角质蛋白细丝的合成已越来越多,但脂质结构仍由磷脂及游离脂肪酸组成,尚未出现神经酰胺的合成。在细胞移行至颗粒层后,神经酰胺的合成开始,此时于细胞内已可检测到神经酰胺等脂质。当细胞进入角质层后,角质蛋白细胞已充满了细胞内,而所有的磷脂和糖脂也已完全被降解,神经酰胺的合成量也明显增加,最终达到细胞内脂质的50%,从而成为角质细胞中最重要的组分。研究中还发现,神经酰胺也是角质层细胞间质中最主要的脂质成分,含量同样达间质脂质的50%。
从人体皮肤中分离出的神经酰胺是一种混合物,根据其长链胺基和脂酰基的链长及不饱和程度,构成了数目众多的神经酰胺。目前,根据神经酰胺的分子结构可将其分为6种类型。Kolesnick
等发现N—乙酰鞘醇1—磷酸胆碱即鞘磷脂(SM)是神经酰胺的一种前体,鞘磷脂经水解产生神经酰胺。其中以神经酰胺(II)型结构为代表显示,其分子中含有的二条长链烷基、一个酰胺基团和二个羟基团的结构使神经酰胺分子具有亲水性和疏水性,这种性质对其在表皮角质层中的作用具有重要意义。
头发由毛小皮、皮质、髓质所组成。法国L’Oreal公司在对头发的横切面进行电镜观察时发现,在6---10层的毛小皮细胞之间以及由毛小皮围绕的皮质细胞之间存在细胞脂质复合物(C.M.C),其厚度为28nm,占毛发总重量的5---7%。细胞膜脂质复合物由脂质和蛋白质所组成,其中的脂质主要成分为神经酰胺。
二、 神经酰胺与皮肤、毛发的生理功能
1.屏障功能
如前所述,在人类皮肤表皮的分化过程中,除蛋白质种类的变化外,脂质也直接参与相对不渗透水分角质层的形成。角质层内部充满扁平状角质细胞和细胞间基质,角质细胞埋在胞间基质中,构成与砖墙结构相似的“砖块和沙浆”模型。角质细胞相当于砖块,胞间基质相当于沙浆,胞内及胞间脂质形成的膜状双层结构,组成了渗透性屏障。较早期的代谢方面研究认为胆固醇和脂肪酸是维护皮肤屏障功能的主要脂质成分,而神经鞘脂类的作用却不甚清楚。近年来的研究则证明神经酰胺才是在皮肤屏障功能中起主导作用的脂质。
Grubauer及Imokawa等人的实验显示,经丙酮等有机溶剂处理的裸鼠皮肤,其屏障功能几乎或完全丧失。将脂质分组补充于已受处理的裸鼠皮肤,结果显示神经酰胺具有迅速恢复皮肤障碍功能的能力,而胆固醇等脂质则无明显效果。神经酰胺尚可独立地维持皮肤障碍自身的稳定性,其分子结构中的不对称性可大大增加膜状双层结构的内聚力;神经酰胺与细胞表面的蛋白质通过酯键相连接,可加强角质细胞间粘附力的作用,从而进一步提高表皮屏障功能。
2.吸水与保湿功能
表皮角质层具有吸水和保湿性,正常角质层含水量约10%---15%,这在保持皮肤柔软性、弹性及润泽度方面起非常大的作用。在角质层中,角蛋白虽具吸水性,但易迅速释放蒸发。而以往的研究还认为保持皮肤水合能力的相对稳定性主要依赖于角质层中的天然保湿因子。然而,天然保湿因子虽为水溶液性,但单纯用水浸渍角质并不能容出天然保湿因子,而预先以有机溶剂处理角质后,再用水浸则可容出。说明天然保湿因子必须有脂质成分的包裹才能发挥并保持其保湿功效。Imokawa等人采用丙酮处理志愿者皮肤,结果引起皮肤持续皱裂,电导率明显下降。将提取到的神经酰胺给予局部外用后,则显示出皮肤导电率明显增高。另外,研究性实验还显示神经酰胺本身即具有很强的缔合水能力,其可通过在角质层中形成巨大的网状结构来维持皮肤的水份。
3.抗衰老作用
皮肤的老化有自然老化和光老化两个过程,生理性老化因素及紫外线的慢性损伤使表皮细胞新陈代谢紊乱,蛋白质及脂质等物质合成下降,角朊细胞更新周期长,表皮更替率降低,角朊细胞间隙增大、细胞间粘附力下降,以及真皮胶原纤维、弹性纤维萎缩变性等。
人体于25岁以后脂质合成下降,角质神经酰胺含量也明显减少,此后皮肤呈现出的一系列衰老症状与上述老化过程同步并相符。如皮肤出现干燥、脱屑、粗糙、暗哑、皱纹及弹性下降等。经补充神经酰胺后,表皮角质层的保水能力提高,角质层的更新加快,角朊细胞之间的粘附力增强。另外,神经酰胺作为细胞活动的第二信使,其在参与细胞的生长、分化、增殖、衰老及凋亡的一系列活动中起着重要的作用。这可能对人体内神经酰胺调节皮肤的新陈代谢,缩短衰老表皮角朊细胞的更新周期,促进真皮胶原纤维、弹性纤维的蛋白合成等具有重要意义。
4.抗敏作用
实验表明,神经酰胺可降低其它活性物如---羟基羧酸和视黄酸等死皮剥离剂的刺激作用,增强皮肤对外界刺激的抵抗能力,使皮肤的敏感性明显降低。大量研究认为,脱脂的表皮角质层增加了对外界环境的敏感性和刺激性,外界的有害物质可通过角化细胞及其间隙以及毛囊、皮脂腺和汗腺导管侵入皮肤,从而导致皮肤过敏。这种作用的大小与表皮层的厚度成正比,即角质层越厚对侵入的限制作用越大。神经酰胺可使皮肤角质层明显增厚,避免了细菌、病毒等的侵入,增强了皮肤对外界环境的适应能力。
5.对毛发的作用
神经酰胺是毛发脂的主要成分,其可增加毛小皮细胞与细胞之间的粘附力,减少水溶性多肽的丢失,并可有效防止由紫外线引起的毛发损伤,修饰毛发表面,增加毛发的疏水性光滑感。
三、 神经酰胺在医学美容中的应用效果
目前,国内外的化妆品原料生产厂家及研究单位已从动植物体中成功提取或合成出神经酰胺,并已将神经酰胺作为有效添加剂用于美容、美发品的生产中。应用效果已显示出神经酰胺产品可发挥高效保湿及抗皱等效果。
1.酰胺护肤品的保湿性能与传统保湿剂的保湿原理有着根本性的不同,其并非通过滞留于皮肤表面而起作用,而是通过影响人体生理功能、修复角质层发挥效应。由于神经酰胺本身即存在于人体皮肤角质层中,用于护肤产品中的各种来源的神经酰胺结构和功能与人体相接近,其可满意得被吸收于皮肤中,充分发挥促进皮肤更新、恢复角质层自然吸水保湿及其自身强大的缔合水分子能力,由此产生与人体自然年轻状态相接近的保湿能力。故其保湿性能强而高效,与第一、第二代保湿剂相比,具有不油腻、不发粘等等特征。观察中还发现,外用神经酰胺后的皮肤在干燥环境中的吸水性和保湿性能更强,而潮湿环境中则呈现出吸湿性能的饱和性。此外,神经酰胺的保湿性能尚具远期性。
2.神经酰胺护肤品在发挥高效保湿性能的同时还具有明显的除皱、抗衰效果。因干燥、缺水、疲劳等因素所产生的细文,可通过神经酰胺的高效吸水及保湿功能而消除,真性皱纹也可得到减轻,皮肤呈现出光滑、润泽、细腻及弹性增加等变化。神经酰胺还可通过促进表皮细胞的新陈代谢和更替过程等来进一步达到延缓衰老的效果。
3.神经酰胺对光老化的抵抗作用来源于其清除自由基、抗氧化及细胞修复等功能,可由此明显减轻紫外线对皮肤的强烈促衰老作用。含1%神经酰胺的光-细胞-免疫保护复合物(PCPC)与一般防晒作用机理不同。防晒剂虽可防御红斑、炎症和真皮毛细血管反应,但未能考虑到明显的表皮细胞衰退,PCPC可防止光子的攻击及其伤害,防氧自由基的生成,防止免疫系统郎格罕细胞和角质细胞的衰退,从而减少晒伤细胞的生成。
4.果酸在化妆品中已有较多的应用,但其对皮肤具有一定刺激性,限制了它的更广泛使用。将神经酰胺与果酸的共同应用于化妆品中,可提高皮肤对果酸的耐受性,使过敏等反应的发生率下降。Elias
等用含神经酰胺的护肤品和安慰剂作对照试验,结果发现神经酰胺可使皮肤角质层明显下降,抗敏性能增强。神经酰胺还是目前祛斑、增白等化妆品的高档添加剂。
5.将神经酰胺用于头发护理中可以发现,神经酰胺可渗透进入毛小皮细胞间隙中,并可填充和修补C.M.C。经神经酰胺处理过的头发,可使超声波引起的毛小皮碎片量减少,并使洗涤过程毛发多肽的丢失减少20%左右,因而各种损伤如日晒雨淋等所导致的疏水性也可得到恢复和增加,头发可因此呈现明显的光滑感。国外一些化妆品生产厂家已生产出含神经酰胺的洗发、护发产品并深受消费者的喜爱。
四、 展望
如上所述,神经酰胺在人类皮肤的结构与功能中起着相当重要的作用。人们在认识到神经酰胺的生物活性后,已寻求多种途径提取或合成神经酰胺。这种天然性神经酰胺与人体自身神经酰胺结构及功能均相近,故于皮肤表面使用时其相溶性好、吸收率高、功效强。如国外已从牛脑中提取、纯化出天然性神经酰胺,并将其作为高档化妆品添加剂生产出系列护肤产品。目前,国内也已从天然材料中提取到神经酰胺,对神经酰胺的开发和利用也已展开。
以神经酰胺为添加剂的美容、美发产品实质上是一种功能性化妆品。功能性化妆品的出现主要是积极致力于研制能够有效防止外界物质侵蚀的保护物和各种生物活性物。这些产品的研制、生产和应用采用了许多高新技术如医学、生物工程学的科研成果,说明现代化妆品已不再是简单的轻工业和精细化工产品,而是兼容了生理学、医学、药学及生物工程学的科技成果。
近年来对神经酰胺第二信使等功能的深入研究,对于进一步解释神经酰胺的多方面功效具有深刻而权威性的意义。对于神经酰胺在临床及美容业的多方位应用也具有良好的指导性意义。 |