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FSHW 天然多糖对特应性皮炎疗效及其作用机制的综述

  特应性皮炎是一种机制复杂、具有异质性且高复发的炎症性皮肤病。随着工业化程度的加深,其发病率呈现逐年上升的趋势。特应性皮炎的主要症状为湿疹病变、持续的皮肤干燥和发痒等。不仅仅如此,特应性皮炎还可诱发花粉热、过敏性哮喘、嗜酸性粒细胞性食管炎等多种并发症。最近的研究表明,特应性皮炎患者可能面临更高的精神疾病的患病风险,给患者的生活造成了极大的困扰。

  特应性皮炎的主要易感因素包括环境因素和过敏原暴露,表皮屏障的破坏,免疫细胞功能障碍和炎症介导的瘙痒-抓挠循环, 以及皮肤和肠道微生物群的变化。目前对于轻度的特应性皮炎主要采用、局部钙磷酸酶抑制剂和磷酸二酯酶4抑制剂进行局部干预。对于中度和重度患者则通常会使用环孢素A、甲氨蝶呤、曲罗芦单抗等药物。然而,长期服用这些化学合成类药物会造成头痛和高血压等不良反应。紫外线照射辅助干预会引起皮肤老化、诱发皮肤癌等问题。新兴的小分子药物如巴瑞替尼可以通过抑制JAK1/JAK2-STAT通路实现广谱干预。不过,这些药物的安全性需要进一步的确认,并且这些新药的高成本可能会使许多患者望而却步。因此,迫切需要开发更安全、更具成本效益的干预药物和手段。

  天然多糖广泛存在于高等动物、植物和微生物中,具有丰富的药理活性,并已被初步用于干预和预防各种疾病。近年来,天然多糖在干预特应性皮炎的研究中也取得了一定的进展。研究主要涉及天然多糖干预特应性皮炎的功效、作用机制和干预方法等。所用多糖主要来源于植物、微生物和藻类。研究结果预示了天然多糖在特应性皮炎干预中的较好应用前景。

  近日,南京林业大学博士研究生王文杰等在《Food Science and Human Wellness》上发表综述论文,对天然多糖在干预特应性皮炎的研究现状进行综述,归纳总结了用于特应性皮炎干预的多糖的PG电子来源、结构特点以及目前获得的药理作用机制,并对今后的研究方向进行了展望。

  皮肤作为人体最大的器官,通过物理、化学,微生物和免疫屏障等形成复杂的网络结构,从而为人类提供保护作用。表皮由角质层、颗粒层、棘层和基底层构成,其主要功能是作为皮肤的屏障(图1)。表皮屏障的保护功能依赖于两个关键结构:角质层和紧密连接蛋白。角质层主要由角质层细胞、脂质和角质层桥粒组成,角质层细胞和脂质是角质形成细胞分化形成的。紧密连接蛋白主要分布在颗粒层,是一种封闭相邻细胞间空隙的细胞-细胞连接类型(图1矩形虚线框放大结构)。紧密连接可以限制可溶性物质的通过,调节细胞增殖分化和角质形成细胞对颗粒层的粘附。紧密连接及其组分的功能障碍导致表皮屏障功能的缺陷,从而促进特应性皮炎的发展。此外,基因的缺陷如FLG也会导致表皮屏障功能的缺陷。天然多糖可调节角质细胞增殖、分化和细胞因子分泌,从而减少角质层异常。例如,芦荟多糖能抑制炎症因子诱导的角质形成细胞增殖,缓解皮肤炎症。此外,多糖可以促进紧密连接蛋白基因以及FLG相关基因的表达,从而起到恢复表皮屏障的作用。

FSHW 天然多糖对特应性皮炎疗效及其作用机制的综述(图1)

  免疫系统在特应性皮炎的发展中起到关键性作用。先天免疫系统缺陷会损害宿主识别病原体的能力,导致人类对感染的易感性增加。适应性免疫在特应性皮炎中则具有核心的免疫功能,通常,Th2淋巴细胞被认为是特应性皮炎的主要驱动之一。活化的Th2淋巴细胞可以促进IL-4、IL-5、IL-31和IL-13的分泌,进一步在特应性皮炎的病理级联中发挥着作用,最终导致皮肤炎症、瘙痒、表皮功能障碍等临床表现。新证据还表明,Th17细胞会促进某些AD亚型的进展,尤其是在亚洲患者中。

  天然多糖在调节免疫系统和抑制特应性皮炎相关细胞因子中具有巨大潜力。首先,多糖可以作用于固有免疫,包括靶向树突状细胞和破坏IL-1α与免疫细胞之间的相互作用,从而抑制相关免疫细胞,缓解皮肤疾病。从海藻C. okamuranus中提取的多糖在特应性皮炎干预中就显示出了很大的潜力,它可以通过促进耐受性树突状细胞进一步激活调节性T细胞和下调Th2细胞介导的免疫相关的细胞因子如TSLP、IL-5和IL-33,从而减轻表皮增生和炎症。

  天然多糖在适应性免疫中也发挥了关键作用。如图所示,天然多糖对AD适应性免疫的调节包括了抑制Th2细胞因子及其受体,降低IgE产生,恢复Tregs功能,抑制th17相关细胞因子,以及缓解瘙痒。

FSHW 天然多糖对特应性皮炎疗效及其作用机制的综述(图2)

  微生物群落失调是特应性皮炎的致病因素之一。皮肤微生物群是人体内最多样化的共生群落。这些微生物包括细菌、真菌、病毒和螨虫,其组成可能因皮肤位置、环境暴露、遗传和个人卫生习惯等因素而异。保持皮肤微生物多样性和稳定性被认为是保持皮肤健康的必要条件。在特应性皮炎进程中,致病性金黄色葡萄球菌是主要的影响微生物。据报道金黄色葡萄球菌在特应性皮炎患者病变皮肤中的定植率约为70%,比同类型患者非病变皮肤的定植率高30%以上。一旦致病性金黄色葡萄球菌成为优势菌株,FLG的分泌就会减少,促炎细胞因子的释放就会加快,最终导致角质层的溶解和通透性。

  同时,肠道微生物群与皮肤健康之间的也存在双向关系。肠道微生物通过免疫修饰和肠道菌群产生的短链脂肪酸影响皮肤健康。肠道菌群也会诱导调节性T细胞的分化并影响过敏性炎症的严重程度。因此,通过调节肠道菌群来影响免疫系统可能是干预特应性皮炎的策略之一。

  如图所示,天然多糖具有抑制病原微生物种群增殖的能力。Chaetamiurn globosum多糖通过破坏金黄色葡萄球菌的细胞膜,显示出对金黄色葡萄球菌的抗菌活性。天然多糖还会促进有益菌的生长,透明质酸钠可以调节人体面部微生物群,减少金黄色葡萄球菌和角朊杆菌等致病菌,同时增加有益菌的定植。

  在肠道调节方面,多糖也具有优势。作为一种大分子,多糖很难被胃代谢,从而顺利PG电子被肠道利用。这些多糖可以作为特定肠道菌群的碳和能量来源,通过其利用的差异影响微生物组成。不仅如此,多糖会参与肠道免疫、影响肠道微生物组成、促进SCFAs来缓解特应性皮炎。

FSHW 天然多糖对特应性皮炎疗效及其作用机制的综述(图3)

  对于有特应性皮炎家族史的人或长期暴露于干燥环境的人,特别是有特应性皮炎病史的人,预防复发是至关重要的。如上所述,特应性皮炎的一个关键诱因是皮肤失去保持水分的能力,导致干燥和脱水。因此,保持皮肤清洁和水分充足对预防特应性皮炎至关重要。

  多糖这种大分子具有复杂的分子结构,可以通过形成分子间氢键和聚合物链纠缠,发挥其独特的减少经表皮失水的功效。此外,多糖具有良好的抗炎、抗氧化、生物降解和生物相容性。与传统保湿霜相比,含有天然多糖的天然保湿霜不仅能增强皮肤的保湿力,还有助于维持皮肤的代谢平衡,是预防特应性皮炎的理想选择。

  尽管在天然多糖对特应性皮炎的干预研究方面取得了实质性的研究进展和关键发现,但多糖的结构及其在对特应性皮炎的疗效之间的联系仍然没有得到充分的探讨。此外,研究中对靶点通路的关注还十分有限。目前,针对特应性皮炎中特定信号通路(如JAK信号通路)的靶向药物研究成为人们关注的焦点,靶向药物的开发有利于精准有效地干预特应性皮炎。因此,多糖在这方面的研究也需要进一步跟进,这有助于更详细地区分多糖的功能,可以更快速有效地应用于特应性皮炎的干预。天然多糖可以外用和口服两种,但是我们注意到多糖干预特应性皮炎的临床研究很少。尤其是口服干预,因为这需要在短时间内快速控制病情进程,天然多糖的功效能否如此强大,还需要进一步的临床验证。鉴于天然多糖的独特保湿能力,作者倾向于开发含有多糖的天然多糖保湿剂来预防或辅助干预特应性皮炎。相信通过不断的研究和开发,天然多糖可能成为缓解特应性皮炎症状的有利选择。

  王文杰,男,现为南京林业大学发酵工程专业博士研究生,主要研究方向为林源植物中天然大分子物质的结构解析及生物活性的评价与利用。参与多项国自然基金,目前发表SCI论文2 篇。

  吴淑芳,女,南京林业大学轻工与食品学院教授,博士生导师。主要研究方向为制浆和漂白化学,农林生物质高值化利用。主持多项国家自然科学基金面上项目和企业合作项目。以第一/通信作者在Industrial Crops and Products,International Journal of Biological Macromolecules等国内外期刊发表论文20余篇。