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药妆品胜肽的合成及作用机制研究进展

2022-09-30 来源:好走旅游网
第3O卷第3期 广东工业大学学报 Vo1.30 No.3 2013年9月 Journal of Guangdong University of Technology September 201 3 doi:10.3969/j.issn.1007・7162.2013.03.001 药妆品胜肽的合成及作用机制研究进展 郭建维,钟星,徐晓健 (广东工业大学轻工化工学院,广东广州510006) 摘要:综述了胜肽在药妆品领域的应用、常用胜肽的合成方法及其研究进展,同时按照功能作用机理重点陈述了3 类胜肽:信号类胜肽(Signal peptides)、神经递质抑制类胜肽(Neurotransmitter—inhibiting peptides)、承载类胜肽(Car. lfed peptides)的皮肤护理作用机制.最后对我国胜肽产业的发展进行了展望. 关键词:胜肽;药妆品;美容;进展 中图分类号:TQ658.5 文献标志码:A 文章编号:1007-7162(2013)03—0001—08 Study Progress in Synthesis and Mechanism of Cosmeceutical Peptides Guo Jian-wei,Zhong Xing,Xu Xiao-jian (School of Chemical Engineering and Light Industry,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China) Abstract:The peptides in the field of cosmeceutical applications were reviewed,the synthetic method and study of peptides were presented,and the peptides were classiifed by function and mechanism.There are three main categories of cosmeceutical peptides:signal peptides,neurotransmitter—affecting peptides and carrier peptides.Finally,the development of peptide indust ̄in China was described. Key words:peptide;cosmeceutieal;beauty culture;progress 药妆品(Cosmeceutica1)的名称来源于化妆品 的生长、发育和代谢中起着重要作用,人体内的各种 (Cosmetics)和药品(Pharmaceuticals)二字组合而 生理进程几乎都是由特定的氨基酸序列组成的肽或 成,意思是具有药物性质的化妆品,由美国皮肤病学 蛋白质调控的.因此,利用生物活性胜肽作为药妆品 家Albert Kligman于20世纪70年代首次提出¨J.药 的活性成分,为护肤品行业的新领域敞开了大门,同 妆品介于药品和化妆品之间,是一种能产生一定治 时开创了胜肽在皮肤学和皮肤护理领域新的应 疗效果的特殊化妆品.药妆品是药物治疗、手术美容 用 .由于不同类型的胜肽含有氨基酸的数量、种 和缓解皮肤衰老的有效辅助手段,按其主要有效成 类不同,其活性也呈现多样性,从而形成了多种功效 分进行分类,包括抗氧化剂、生长因子、胜肽、抗炎物 的胜肽,如促进胶原蛋白、抗自由基氧化、消炎修复、 质、天然植物成分、脂多糖及美白褪色剂等 J.其 抗水肿、促进毛发再生、美白等美容效果.由于胜肽 中,胜肽是近年来兴起并流行欧美的一类药妆品.随 类产品显著的美容效果,越来越多有效的生物活性 着胜肽行业的发展及大众的逐渐认知,近几年胜肽 胜肽应用于药妆品行业中,在美国已经有超过25种 药妆品的发展非常迅速,已成为药妆品行业的重要 的胜肽被应用在一系列皮肤护理产品中川 引. 发展方向 J. 胜肽(peptide)又称多肽或肽,是比蛋白质结构 1胜肽的合成方法 简单,分子量小,由2~l6个氨基酸通过肽键连接的 随着分子生物学基因工程及多肽合成技术的快 一类化合物,按氨基酸组成数目可为分为短肽(2~5 速发展,人们按自己的意志合成或表达各种蛋白质 个氨基酸)和多肽(6~16个氨基酸) .肽在生物 和多肽物质已成现实.但由于受到专利保护等原因, 收稿日期:2013—06—18 基金项目:广东省高校科技创新重点项目(100187) 作者简介:郭建维(1968・),男,教授,博士生导师,主要研究方向为特种功能材料与精细有机合成等 2 广东工业大学学报 第30卷 详细查找药妆胜肽的合成路线相对困难.根据已有 胜肽合成的相关文献,胜肽的合成方法主要有化学 合成法和生物合成法两种. 1.1化学合成法 可以随心所欲地合成任何多肽,该合成方法已越来 越受到重视¨ . L-肌肽是天然的抗氧化剂,属于较早期的胜肽 产品.生产肌肽的方法主要有从动物肌肉中提取和 化学合成两种,动物肌肉提取法由于提取液中还含 有氧化性混合物,影响了它的抗氧化效果,一般常用 化学合成法是按照设计的氨基酸顺序,通过定 向形成酰胺键方法得到目标分子.由于每一个氨基 酸既含有氨基又含有羧基,为保证氨基酸单体按照 设计的顺序定向形成目标胜肽,需将不需要反应的 基团暂时保护起来,然后再进行连接反应_】 .根据 在合成中是否使用固相载体,化学合成法又分为固 相合成法与液相合成法.固相合成法是在固相树脂 载体上合成酰胺键,之后从树脂上脱下得到胜肽.液 相合成法是多肽片段在溶液中保护基团的保护下定 化学合成法合成L.肌肽 .以L.组氨酸和氰乙酸 乙酯为原料,经氨解、氢化两步合成L.肌肽,总收率 62.7%,其合成路线如图1所示. 铜胜肽(Copper Peptide或GHK.Cu),对于治疗 伤口和皮肤损伤非常有效,不但可以减少疤痕组织 生成,同时还能刺激皮肤自行愈合.最早是由美国科 学家Dr.Loren Pickart 于1973年在人体血清中分 向连接成胜肽.由于传统的液相合成法对官能度大 离获得的一种铜键结胺基酸GHK复合物.此后,科 于2的氨基酸单体缩合时,需要对基团保护和脱保 学家利用三肽Gly—His.Lys与醋酸铜也人工合成出 护,既麻烦又费时.而固相合成法可将氨基酸的末端 铜胜肽GHK—Cul1 ,如图2所示.1995年Byung[19] 固定在不溶树脂上,然后在此树脂上依次缩合氨基 酸、延长肽链.从某种意义上说,固相合成方法几乎 用Fmoc保护氨基的固相合成法获得GHK.ehitosan 复合物. 啪 睾 _H ——. 挥// N-,C ’ ,NH、 』0l 、一 I 图2铜胜肽GHK-Cu合成 Fig.2 The synthesis of copper peptides GHK—Cu 乙酰基六胜肽一3(Acetyl Hexapeptide一3,别称Ar_ gireline、阿基瑞林),又被称为类肉毒杆菌素,其氨基 酸序列Ac—Glu-Glu—Met—Gln—Arg—Arg.NH2,是胜肽里 品利用大孑L吸附树脂过柱纯化. 棕榈酰四肽一7(Palmitoyl Tetrapeptide一7,别称 Rigin),其氨基酸序列Pal—Gly—Gln—Pro-Arg—OH.该胜 肽可减少白细胞介素.6的生成,来消除皮肤炎症. 棕榈酰四肽一7则采用的是液相合成法中的Boc保护 基合成 ,其合成路线如图3所示.其基本思路是 在已知肽链氨基酸序列的指导下,需要对基团保护 应用最广泛的产品之一.乙酰基六胜肽.3是采用固 相合成中的Fmoc保护基法合成 .简言之,是以 pMBHA树脂(4一甲基二苯甲基胺・盐酸盐树脂)为 载体,它在酸性条件下能同时允许氨基的脱去和侧 链保护基团的去保护,利用Fmoc/tBu方法延长肽 链,最后用TFA/thioanisoL/H,O(95/2.5/2.5, )处理将树脂载体脱去得到乙酰基六肽一3粗品,粗 和脱保护,以控制一个氨基酸的 .NH,与另一个氨 基酸的仅.COOH之间准确的成肽反应,使肽链从N 端向C端延伸,经过多个步骤而得到一个足够长的 胜肽目标物. 第3期 郭建维,等:药妆品胜肽的合成及作用机制研究进展 3 I............... .................... 酶解法是用生物酶将大分子蛋白质降解成小分 子活性多肽.酶解蛋白质所用的酶,大多数是肽酶 HCI 类.酶解法具备特异性强、高效、条件温和和收率高 B。 ::竺 :::==iA唱 2卜OM。 等优点,获得的多肽不含任何人工合成化学物质,使 药妆品胜肽的使用安全性得以保证.但酶解法得到 B。 删。 HCI 的是一系列多肽,分离纯化难度较大.另外,肽酶的 Pal-Gin-OSu H—Gin-Pro—Arg(NO2)-OMe I.............................. 催化具有专一性,因此,寻找合适的肽酶也是该方法 的一个难点 .巴达马其其格 采用低温酶解法 OH,HJPd 制备鹿胎盘生物活性胜肽,结果表明鹿胎盘生物活 性胜肽具有镇静作用,促进神经细胞和人皮肤细胞 图3棕榈酰四肽-7的合成路线 的生长作用,具有很好的临床应用及美容保健开发 Fig.3 The synthesis of Palmitoyl tetrapeptide-7 价值.冯冰 以燕麦麸皮为原料,用Protamex复合 蛋白酶水解制得燕麦胜肽,研究发现其活性胜肽添 由上述可了解到,胜肽的合成(尤其是肽链数 加到美容护肤品中,可以起到抗衰老、保湿、美白等 多的胜肽产品)比较困难,这是导致胜肽产品价格 功效. 高昂的直接原因.而近年来,随着固相合成工艺的成 酶连接法则将氨基酸或短链的肽在连接酶的催 熟和发展,现在化学合成多肽可以在程序控制的自 化下缩合成多肽,其合成本质类似于化学合成法,不 动化多肽合成仪上进行,多肽合成的效率将明显提 同在于缩合剂为选择性非常好的蛋白连接酶,缩合 高,使固相合成方法成为胜肽合成的首选方法. 中不需要加入保护基.例如,二肽-2(Dipeptide-2)是 1.2生物合成法 采用酶连接法制备的胜肽 .Senoo采用重组的猪 生物合成法主要包括酶促合成法和基因工程合 胸膜肺炎放线杆菌(APP)血清1型4 074株his- 成法.根据酶促反应的底物不同,酶促合成法可分为 tagged蛋白连接酶,于37 oC、pH=8的缓冲溶液中 酶解法和酶连接法,前者反应底物为蛋白质大分子, 将L.缬氨酸(Va1)和色氨酸(Trp)酶催化反应16 h 而后者反应底物为小分子的氨基酸或短肽. 获得二肽一2.其合成路线如图4所示. Enzymatic reaction l H2N l \ 图4二肽-2的合成路线 Fig.4 The synthetic route of Dipeptide-2 基因工程法是利用DNA重组技术,通过设计合 胜肽按作用机理分成:信号类胜肽(Signal pep— 适的DNA模板并引入到工程菌中予以表达,得到特 tides)、神经递质抑制类胜肽(Neurotransmitter—inhibi- 定的多肽序列.Urry_2 等在大肠杆菌中表达了似弹 ting peptides)、承载类胜肽(Carried peptides)等.随 性蛋白——聚缬氨酸一脯氨酸一甘氨酸一缬氨酸一甘氨 着胜肽种类和功能的增多,机理更加明晰和多样,衍 酸肽(VPGVG),是基因工程技术应用于多肽合成的 生出抗老、除皱、修复皮肤、促进毛发生长、创伤修复 典型范例.基因工程法具有表达定向性强、产品安全 等不同功能的胜肽.笔者按照其作用机制再进行分 卫生,可以得到质量高、疗效好且具有天然活性的药 类,将药妆品胜肽分为以下几种. 妆品胜肽,但该法存在高效表达等技术难题,成本昂 2.1信号类胜肽【Signal Peptides) 贵,难以用于规模生产 . 胞外基质蛋白(ECM)不仅支持皮肤结构而且 2药妆品胜肽的分类及作用机制 还影响细胞的活动,如细胞增殖和分化,这种功能大 部分是通过细胞膜受体将多肽信号传导到细胞.由 由于胜肽类产品显著的美容效果,越来越多有 于各种因素导致皮肤损伤,引发多肽信号产生和释 效的生物活性胜肽被应用到药妆品中.以往药妆品 放,这些多肽信号通常是ECM中的大分子通过蛋白 4 广东工业大学学报 第30卷 降解产生的可溶性“基质酶(Matrikines)”.如图5所 部阻断神经传递肌肉收缩信号,使肌肉放松,达到平 示 .信号类胜肽可以模仿多肽的修复信号,使信 抚动态纹、静态纹及细纹的作用.代表的胜肽有:乙 号放大,作用于更多的ECM组分产生更大和更均匀 酰基六肽一3(Acetyl hexapeptide一3,别称Argireline)、 的修复作用,从而促进胶原蛋白、弹力纤维和透明质 酸增生,提高肌肤的含水量,以及减少细纹 .代表 的胜肽有:棕榈酰寡胜肽(Palmitoyl Oligopeptide或 Pal-VGVAPG)、棕榈酰五胜肽一3(Palmitoyl Pentapep— tide 3或Pa1.KrlTKS,别称Matrixy1). 二胜肽(Dipeptide diaminobutyroyl benzylamide,别称 Syn—Ake)、五胜肽(Pentapeptide一3,别称Leuphasy1)、 七胜肽(Heptapeptide,别称SNAP一7)、乙酰八胜肽 (Acetyl Octapeptide-3,别称SNAP-8). 2.3承载类胜肽(Carried Peptides) 图5细胞外基质酶Matrikine从ECM中释放 Fig.5 Extracellular matrix enzyme Matrikine was released from the ECM[。’] 棕榈酰寡胜肽模拟了人体组织再生过程的信号 六肽VGVAPG(来源于弹性蛋白酶水解产物),研究 显示这段六肽可以刺激纤维细胞制造胶原蛋白,刺 激人血管和微血管的生成,促进了基质中内皮细胞 增殖及皮肤创伤时细胞迁移;棕榈酰五胜肽.3则模 拟信号肽KTTKS(来源于前胶原蛋白a1链水解产 物),含有I型胶原蛋白前体的小分子肽段是KTTKS 的前体,KTTKS可促进I和III型胶原蛋白和纤维粘 连蛋白的生成,从而增加皮肤厚度以及减少细纹.其 他的代表性的胜肽还有六胜肽(Hexapeptide一10,别 称Serilesine) 、六肽一9(Hexapeptide.9,别称Col— laxy1)、棕榈酰三肽-5(Palmitoyl Tripeptide-5,别称 SYN ̄.COLL). 2.2神经递质抑制类胜肽(Neurotransmitter-in- hibiting Peptides) 现在已经认识到肌肉接受来自囊泡内释放的神 经递质后能引起肌肉收缩,SNARE蛋白复合物在突 触神经递质释放发挥重要的作用 .乙酰八胜肽 (SNAP一8)抑制SNARE接受蛋白的生化机理图如图 6所示L 33].SNAP.8为SNAP.25的N一端末端的模拟 物,参与竞争SNAP一25在融泡复合体的位点,从而 影响SNARE复合体的形成.如果融泡复合体稍有干 扰,囊泡不能有效释放神经递质,从而致使肌肉收缩 减弱,防止皱纹的形成. 神经递质抑制类胜肽就是能抑制SNARE接受 体的合成 以及儿茶酚胺和乙酰胆的过度释放,局 人体血浆中的三肽GHK显示出与Cun很强的  pep— tide或GHK-Cu)Ⅲ .GHK.Cu最初被认为是分化细 胞生长因子,已被证实是促进伤口愈合的有效激发 剂,将GHK—Cu注射到伤口表面,能加速伤口愈 合 .研究表明,GHK.Cu可促使神经组织和血管生 成、免疫相关细胞的生长、分裂和分化,也促使不同 胞外基质组分的表达,进而能有效促进伤口愈合和 生发 ,如图7所示. 消炎抗水肿类胜肽(Anti-inflammation Pep- tides) 化妆品行业通常认为炎症是化妆品对皮肤的副 作用.白细胞介素.6(IL一6)作为前炎症细胞因子,在 炎症反应过程中起着重要的作用 ,如图8所示. 作为抗炎症细胞因子或远期细胞因子可平衡前炎症 细胞因子或早期细胞因子的损伤效应,起到一定的 保护作用.由于IL.6同时具有致炎和抗炎的双向功 能,它的作用与组织中的含量有关,正常水平对机体 有利,产生过多会引起一系列炎性损害.消炎抗水肿 类胜肽则可通过下调IL一6以抑制炎症反应¨I_ ,达 到抗水肿、加强血液循环、消除炎症的功能.代表的 胜肽为棕榈酰四肽一7(Palmitoyl Tetrapeptide一7,别称 Rigin). 2.5 抑制黑色素类胜肽(Anti-melanogenic Pep- tides) uV辐射会刺激人表皮色素生成细胞的黑色素 沉着,表皮黑色素合成增多将使肤色暗淡影响美容. 研究证明黑色素在哺乳动物黑色素细胞合成并由酪 氨酸酶调控表达,而黑皮质素-1受体(MC1-R)能最 终激活酪氨酸酶,在皮肤色素沉着中起关键作用.德 固赛公司生产的 .黑色素细胞刺激素(仅.MSH)的 类似物——四肽TEGO ̄Pep 4一Even,在体外培养的 黑色素细胞中证实,比仪.MSH具有更好的刺激黑色 素生成作用,增强黑色素细胞黑色素DNA合成,从 而避免uV辐射损伤 .其他产品还有乙酰六肽・1 (Acetyl Hexapeptide-1,别称Melitane). 结合力,它们可以形成复合体铜胜肽(Copper2.4第3期 郭建维,等:药妆品胜肽的合成及作用机制研究进展 7 Clinics in Dermatology,2009,27(5):485—494. 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(广东工业大学可拓与创新方法研究所供稿) 

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