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化妝品功效評價體外替代實驗法:角質形成細胞和HaCaT細胞模型
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  • 2024-12-26

  角質形成細胞( Keratinocyte, KC)存在于皮膚的表皮層,是表皮層的主要組成細胞,在皮膚的結構與功能中發揮著重要的作用。KC生長較快、細胞存活率較高,但也具有易老化、傳代次數較少等不足之處。因此,在化妝品功效評價中通常采用人永生化角質細胞(Human immortalized keratinocytes,HaCal細胞),HaCaT細胞是非腫瘤來源的永生化人正常皮膚的KC株,與KC分化特性相似,具有易于培養、傳代次數多等特點,因此被廣泛應用于KC的替代研究中。




  作為第三方檢測中心,中科測試機構擁有CMA和CNAS認證檢測資質,檢測設備齊全,數據科學可靠,可出具國家認可的化妝品功效評價報告。


  HaCaT細胞在保濕功效評價中的應用


  HaCaT細胞可合成透明質酸(Hyaluronie acid,HA)、水通道蛋白(Aquaporin,AQP)、緊密連接蛋白(Tightjunction protein,TP)以及絲聚蛋白(Filaggrin.FLG)等與皮膚保濕相關的生物分子。


  HA是一種在皮膚細胞間質中存在的天然多糖,其分子結構中含有大量羥基,可以與水形成分子間氫鍵,具有很強的保水作用,增加角質層水分,在皮膚保濕中發揮著重要作用。透明質酸合成酶(Hyaluronan synthase,HAS)是一類在HA合成過程中發揮重要作用的酶,可分為HAS-1、HAS-2和HAS-3 3種。因此,可通過檢測HAS家族成員HAS-1、HAS-2和HAS-3的基因表達水平來評價化妝品保濕原料對HaCaT細胞合成HA能力的影響。


  AOP是一種細胞膜上跨膜運輸水、甘油和尿素等小分子物質的轉運蛋白,是人類皮膚中表達最多的一種水通道蛋白亞型。研究發現AOP3在人表皮中的分布與表皮水分布一致,AOP3從基底層表達到角質層下面的一層細胞。


  TJP是控制細胞間滲透性(即水和溶質在細胞間空間的擴散)的蛋白,與水分的保持與散失密切相關,claudin-1是TJP中形成表皮細胞旁屏障的主要跨膜蛋白。


  FLG是參與皮膚屏障功能的重要因子,可參與表皮細胞的分化及皮膚屏障的形成。FLG可以在表皮角質層降解形成吸水性氨基酸混合物,組成具有滲透活性的物質,組成天然保濕因子,減少經皮失水,保持皮膚含水量,發揮較強的保濕功能。


  因此,通過檢測化妝品原料對HaCaT細胞中AOPclaudin-1和FLG等保濕相關蛋白含量的影響,可反映其保濕能力,對保濕化妝品進行功效評價。


  HaCaT細胞在抗氧化功效評價中的應用


  皮膚作為保護人體免受外界環境侵襲的屏障,易受到環境中污染物與紫外線的損傷,導致有害的氧自由基積累,細胞中自由基的累積會造成細胞的氧化損傷,導致細胞功能受損,引起皮膚衰老等一系列皮膚問題,因此選用皮膚細胞模型進行抗氧化功效評價極具參考意義。


  通過對HaCaT細胞的活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSHPX)含量及細胞凋亡指標的檢測可評價化妝品原料清除自由基的能力,廣泛應用于抗氧化化妝品原料的功效評價中。


  ROS是由氧分子直接或間接轉化而來,比氧分子化學反應性更活潑的一類含氧物,生物體內存在著一套完善的氧化-抗氧化體系,正常情況下ROS將維持在一個穩定的范圍內,但是當ROS過量時,則會對DNA和蛋白質產生氧化損傷,在細胞水平上損傷皮膚。MDA是生物體內自由基作用于脂質發生過氧化反應的終產物。因此,通過檢測其中HaCaT細胞內ROS和MDA的含量變化可反映出細胞內氧化應激的水平評價化妝品原料的抗氧化能力。


  SOD、CAT和GSHPX均屬于抗氧化酶系統,用于清除或降低氧自由基造成的損傷。SOD是已知的唯一能直接清除自由基的酶,能使超氧化物歧化為氧和過氧化氫,具有很高的特異性和效率。CAT是對過氧化氫有催化作用的酶,其主要功能是將SOD催化產生的過氧化氫分解成水和氧,是一種主要的胞內抗氧化酶。GSHPX也是一種抗氧化物酶,會利用還原型谷胱甘肽催化有機過氧化氫還原為水或相應的醇,其活力與體內抗脂質過氧化反應密切相關通過檢測SOD、CAT和GSHPX的活力,可反映化妝品原料對HaCaT細胞內自由基的清除能力的影響,以此來評價化妝品原料的抗氧化能力。


  此外,細胞凋亡指標可反映氧化損傷的最終結果。半胱氨酸蛋白酶(caspase)是白細胞介素-1β轉換酶家族的蛋白酶,在細胞內凋亡信號的誘導、轉導和放大過程中起著重要作用。通常檢測caspase-3、caspase-8及caspase-9在HaCaT細胞中的表達來評價化妝品原料對自由基誘導的凋亡的預防作用。