3、MAPK信號通路及其植物原料

       在表皮中，角質(zhì)形成細胞響應包括衰老在內的各種刺激分泌大量細胞因子，稱(chēng)為干細胞因子(SCF)，其在調節人黑色素細胞的生命周期以及其他因素中起關(guān)鍵作用。MAPK信號途徑中的激酶MEK 和ERK 涉及黑色素細胞受體的激活，配體通過(guò)與受體細胞外結構域結合激活復雜機制(Ras-Raf-MEK-ERK)，從而導致小眼畸形相關(guān)轉錄因子（MITF）上調。當信號配體 SCF 與細胞表面上的c-Kit 受體結合時(shí)，Ras 激活B-raf 激酶，然后激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)級聯(lián)。MAPK家族蛋白包括細胞外信號調節激酶 1/2(ERK1/2)，c-Jun 氨基末端激酶(JNK)和 p38。ERK或 JNK 活化(即磷酸化)觸發(fā) MITF 的表達，導致其降解并隨后下調黑色素生成。與該通路相反，ERK 的激活可導致CREB的磷酸化，磷酸化的CREB 與MITF啟動(dòng)子區域的CRE 共有基序結合以上調表達MITF基因。 p38的磷酸化激活 MITF 表達，反過(guò)來(lái)上調黑色素生成相關(guān)蛋白，進(jìn)而影響黑色素合成。

       另外一個(gè)激活MAPK 通路傳導的途徑是內皮素(EDN)與其受體的相互作用。EDN 與其受體EDNRB(一種G蛋白偶聯(lián)受體)的相互作用是角質(zhì)形成細胞和黑色素細胞之間關(guān)鍵的旁分泌相互作用之一。在內皮素肽中，EDN-1(血管收縮肽)與其受體結合可介導黑色素細胞增殖、黑色素生成、遷移等過(guò)程。此外，研究表明，由 EDN-1引發(fā)的黑色素生成伴隨著(zhù)MITF 介導的糖蛋白跨膜途徑，該蛋白為非轉移性黑色素瘤蛋白 b(GPNMB)，這是黑素體形成的關(guān)鍵因素。EDN-1和SCF 之間存在細胞內信號的相互作用，它通過(guò) EDN-1 誘導的 PKC 激活和 SCF 誘導的c-kit 自身磷酸化(激活)之間的串擾協(xié)同刺激DNA 和黑色素合成。該過(guò)程啟動(dòng) MAPK 級聯(lián)以進(jìn)一步作用于黑色素生成的下游途徑。

       研究表明，白藜蘆醇處理HT-144 細胞可使其以濃度依賴(lài)性抑制其增殖，通過(guò)調控 MEK/ERK 通路加強 CREB 的表達。槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷 (QCGG)通過(guò)細胞外信號相關(guān)蛋白激酶(ERK)激活，降低酪氨酸和酪氨酸相關(guān)蛋白的表達，隨后下調 CREB、p38 和MITF，從而減少黑色素合成等。川陳皮素能劑量依賴(lài)方式降低EDN和SCF誘導的CREB磷酸化和MITF的表達，下調TYR的表達，進(jìn)一步抑制EDN和SCF誘導的人黑素細胞中黑色素的合成。在三維人體表皮模型中，川陳皮素也降低EDN和SCF誘導的MITF和TYR的表達，進(jìn)而抑制黑色素的合成。醉茄提取物可降低EDN-1誘導的人黑素細胞中TYR的表達，也對SCF誘導的人表皮替代物（HEEs）的色素沉著(zhù)有消除作用，但對TYR活性無(wú)直接抑制作用。

       4、Wnt/β-catenin信號通路及其植物原料

       Wnts 是富含半胱氨酸的分泌型糖蛋白，在胚胎發(fā)育過(guò)程中具有重要功能，特別是神經(jīng)嵴細胞。Wnt 信號通路影響細胞命運、增殖、分化及遷移。Wnt 蛋白調節的信號通路包括經(jīng)典通路(β-cateni依賴(lài)性通路)和非經(jīng)典通路(β-catenin 非依賴(lài)性通路)。Wnt 蛋白質(zhì)與G 蛋白偶聯(lián)受體(Frizzled)結合激活經(jīng)典途徑，導致GSK3β 失活(在Ser21/9 磷酸化)，隨后 β-catenin 在細胞質(zhì)中積累并易位至細胞核。在細胞核內，β-catenin 與淋巴增強因子-T 細胞因子(LET-TCF)形成復合物增加 MITF 基因的表達，核 β-catenin 水平升高可增加 MITF 的表達，從而增加黑色素瘤細胞的存活和增殖，刺激黑色素生成。P21 激活的激酶4(PAK4)是CREB 的關(guān)鍵調節因子，作用于 MITF 上游，激活的 PAK4 通過(guò)兩種不同的信號途徑促進(jìn)黑色素生成：CREB/MITF/酪氨酸酶和 β-catenin/MITF 信號途徑。PAK4可通過(guò)雙重機制穩定 β-catenin，一是直接增強 Ser675 位點(diǎn)的 β-catenin 磷酸化，抑制其降解；二是在 S33/37 阻斷 β-catenin 的磷酸化，這是泛素化依賴(lài)性降解的指標。凡是對該通路中所涉及因子有影響的物質(zhì)均可能會(huì )影響其信號傳導，從而起到調節黑色素生成的作用。

       柚皮素在體外系統中沒(méi)有直接調節酪氨酸酶活性但是在 B16-F10細胞中可通過(guò)激活 PI3K/Akt 或 Wnt/β-catenin 信號通路，刺激其細胞內酪氨酸酶活性。草豆蔻中的查爾酮小豆蔻明能夠促進(jìn)細胞內β-catenin的降解，下調黑色素生物合成途徑相關(guān)蛋白的表達（包括MITF和TYR），從而抑制細胞中黑色素的生成。穿心蓮內酯能抑制B16黑素瘤細胞中黑色素的合成和TYR的表達。

       5、NO/ cGMP信號通路及其植物原料

       NO 是一種可擴散的自由基，在多種細胞和組織中具有多效的生物調節作用。黑色素細胞和角質(zhì)形成細胞響應炎性細胞因子產(chǎn)生 NO，角質(zhì)形成細胞中 NO 的產(chǎn)生是由紫外輻射引起的。通過(guò)激活第二信使，NO 增加酪氨酸酶活性和黑色素生成，因此是影響黑色素生成的自分泌和旁分泌分子。 可溶性鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶(sGC)是 NO 的主要受體，一旦由角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生，NO 直接與含有血紅素的蛋白質(zhì) sGC 結合使其活性增加，進(jìn)而催化 GTP 轉化為細胞內第二信使環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷(cGMP)，因此導致 MITF 表達和黑色素生成。而且細胞內 cGMP水平還可影響蛋白激酶G(PKG)的活性，這種酶磷酸化可激活另一種促進(jìn)酪氨酸酶表達的轉錄因子—蛋白1， 進(jìn)而調節黑色素的生成。通過(guò) cGMP 途徑增強酪氨酸酶基因表達可能是 NO 誘導的黑色素生成的主要機制。但它還可能參與酪氨酸酶 mRNA 的誘導，在氧氣存在時(shí)NO 與黑色素相關(guān)的代謝物 DHICA 反應，導致黑色素樣色素的沉積。除此之外，NO 還對其他信號通路有影響，有研究表明， NO 途徑可提高M(jìn)C1R 的表達并刺激 α-MSH的分泌以增強黑色素生成的α-MSH 途徑。

       香草酸能通過(guò)阻斷NO/PKG信號通路來(lái)抑制黑色素的合成：香草酸通過(guò)下調細胞內NO含量、GC和蛋白激酶G（PKG）活性、cGMP濃度、NOS活性以及CREB的磷酸化，從而降低黑色素的生物合成。另外，香草酸也能下調α-MSH誘導的B16F10黑素瘤細胞中MITF和TYR的表達，降低TYR活性和抑制黑色素的合成。

       6、其他信號通路及其植物原料

       除了上述的調控黑色素生成的主要信號通路，還有其他途徑也可參與黑色素生成，例如， MHY884 是一種酪氨酸酶抑制劑，可在 Thr23位點(diǎn)抑制 Akt 活化及 Akt 介導的 IKKα 磷酸化，減弱UVB 誘導的氧化應激，導致NF-κB 活性降低，進(jìn)而調控黑色素生成。 Incontinentia pigmenti (IP) 和 Ectodermal dysplasia (ED) 在NF-κB 信號傳導中表達缺陷而使皮膚色素沉著(zhù)異常。此外，一些細胞因子在黑色素細胞增殖、分化、黑色素生成中發(fā)揮重要作用，比如，轉化生長(cháng)因子 β (TGF-β)，一種角質(zhì)形成細胞衍生因子，在沒(méi)有紫外線(xiàn)照射時(shí)，通過(guò)誘導 Smad 信號而抑制 Pax3 (The paired box 3，配對盒 3) 的褪黑細胞分化；紫外線(xiàn)照射激活 Jun N-末端激酶激活蛋白 1通路而抑制 TGF-β 在角質(zhì)形成細胞內的產(chǎn)量，最終導致黑色素的生成。骨形態(tài)遺傳細胞 (BMP)是 TGF-β 家族的重要成員，其中，BMP2、 BMP6可通過(guò)調節酪氨酸酶而增加黑色素生成，BMP4則抑制黑色素生成?；境衫w維細胞生長(cháng)因子(bFGF)、肝細胞生長(cháng)因子 (HGF)、白血病抑制因子 (LIF) 等細胞因子也會(huì )參與調控黑色素生成。

       咖啡酸苯乙酯 (CAPEE) 可抑制 MITF 與M-box 的結合而降低相關(guān)蛋白 TYR、 TRP-1、TRP-2 的表達，但不會(huì )影響 MITF 的表達。何首烏中的醌類(lèi)成分大黃素，能下調TYR、TRP1和TRP2的mRNA和蛋白的表達，進(jìn)一步降低細胞中TYR的活性和抑制黑色素的合成。人參皂苷F1能促進(jìn)正常人表皮黑素細胞產(chǎn)生IL-13，而IL-13顯著(zhù)降低TYR和TRP2的mRNA和蛋白的表達，從而抑制黑色素的合成使得正常人表皮黑素細胞明顯變亮。臺灣火棘中的3, 6-二羥基-2, 4-二甲氧基二苯并呋喃，可通過(guò)下調正常人表皮黑素細胞中的上游轉錄因子PAX3，進(jìn)一步下調MITF mRNA的表達以及下游TYR，TRP1和TRP2的表達，從而降低正常人表皮黑素細胞中TYR的活性。積雪草中的積雪草苷可通過(guò)下調節M(mǎn)ITF表達，降低TYR的mRNA的表達來(lái)抑制黑色素的合成，從而降低黑素細胞中的黑色素含量。

       近年來(lái)，在尋找新的黑色素合成抑制劑和作用機理研究過(guò)程中，報道了大量天然的，特別是來(lái)自植物的通過(guò)不同信號通路抑制黑色素合成的提取物和單體。不過(guò)，值得注意的是，就皮膚美白功效而言，已經(jīng)列入化妝品原料的植物提取物成功開(kāi)發(fā)為黑色素合成抑制劑產(chǎn)品仍需進(jìn)一步驗證其功效，而對于暫未列入化妝品原料目錄的提取物需進(jìn)行原料申報，獲得批準后方可應用于化妝品中。

       上篇回顧：《抑制黑色素合成的信號通路及其相關(guān)植物提取物簡(jiǎn)介（上篇）》

       參考資料

       [1]任倩倩,吳華,金建明.化妝品植物原料（Ⅳ）——抑制黑色素合成信號通路的植物美白原料的研究與開(kāi)發(fā)[J].日用化學(xué)工業(yè),2021,51(07):590-597.

       [2]趙美娟,戶(hù)晶晶,倪輝,姜澤東,王力.黑色素生成信號通路研究進(jìn)展[J].生物工程學(xué)報,2019,35(09):1633-1642.DOI:10.13345/j.cjb.190084.

       [3]馬梓育,陸洋.體內黑色素合成、調控及常用天然、中藥來(lái)源的黑色素抑制劑[J].中國中藥雜志,2020,45(24):5898-5916.DOI:10.19540/j.cnki.cjcmm.20200818.601.

       作者簡(jiǎn)介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現就職于國內某大型藥物研發(fā)公司，從事?tīng)I養食品的開(kāi)發(fā)與研究。