活性酵母细胞代谢物对皮肤氧化损伤的防护及其机制研究

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过度氧化会引起细胞损伤与凋亡,导致人体皮肤过早衰老,应用抗氧化物质来干预皮肤细胞的损伤与凋亡成为皮肤抗衰老的研究热点。富含多种抗氧化物质的活性酵母细胞代谢物(LYCD),已被广泛用于生物、医药和美容领域。  在本论文中,我们通过亚致死剂量过氧化氢(H2O2)刺激酵母细胞制备LYCD,筛选了制备高活性LYCD的突变菌株,研究了LYCD对皮肤细胞氧化损伤的防护作用及其抗炎活性,并进一步对其机理进行了研究。  首先,采用正常酵母细胞为研究对象,在对数中期,亚致死剂量H2O2刺激酵母细胞产生活性酵母细胞代谢物(LYCD),并通过测定了三种酵母预处理前后的生物量及制备的LYCD内三种重要抗氧化剂(GSH、SOD、CAT)和总抗氧化能力的变化,确定了啤酒酵母作为后续的研究菌株。以啤酒酵母作为研究对象,优化并确定了制备LYCD的最佳条件。探讨了不同剂量LYCD对酵母细胞紫外或过氧化氢致死损伤的保护作用,发现细胞死亡率显著下降,说明经过H2O2预处理后制备的LYCD对细胞氧化损伤具有保护作用,并证明对酵母细胞进行低剂量氧化预处理后其对更高剂量会产生抗性。另外,通过紫外诱变和半胱氨酸、氯化锌抗性筛选啤酒酵母突变株,同样提取方法制备了LYCD2,分析了正常啤酒酵母和突变菌株的生物量及其制备的LYCD1和LYCD2内GSH、SOD、CAT和总抗氧化能力的差异,发现突变株生物量和LYCD2内抗氧化水平均高于正常酵母菌株。另外,探讨了LYCD1和LYCD2对高温,紫外和H2O2造成细胞致死损伤的保护作用,结果表明LYCD2对细胞致死损伤的保护作用更明显。  其次,探讨了LYCD对H2O2诱导的人皮肤细胞氧化损伤的防护作用和对丝裂霉素C(MMC)诱导的人皮肤成纤维细胞早期衰老的修复作用;并对其机理进行了初步研究。用H2O2、MMC作为外源诱导剂,采用CCK-8法,观察对皮肤细胞活力和增殖能力的影响;结果表明:H2O2会损伤人皮肤细胞,降低细胞活力,确定了H2O2诱导氧化损伤的半致死和致死条件。MMC抑制了细胞增殖,使人皮肤成纤维细胞进入早期衰老,确定诱导皮肤早期衰老的条件。评价LYCD在本文建立的皮肤细胞氧化损伤和早期衰老平台上的防护作用与机制,研究结果显示:使用不同浓度的LYCD(0,2,4mg/mL)预处理皮肤细胞可有效降低H2O2引起细胞损伤的程度,提高细胞活力,抑制细胞内ROS产生,其中4mg/mL组的作用尤为明显。比较LYCD(2mg/mL)对H2O2损伤和MMC早期衰老的修复作用,结果证明,LYCD对MMC诱导的早期衰老的修复作用更好。建立三维衰老模型,进一步探究LYCD修复细胞衰老的机制。研究表明,LYCD可以促进衰老皮肤细胞内I型胶原和III胶原的合成;提高GSH-Px、SOD、CAT酶活力;降低了LDH水平和MDA含量。这说明,LYCD不仅提高如I型和III型胶原等结构蛋白的表达和重建,提高细胞抗氧化水平,加强抗氧化防御系统,同时减轻了细胞膜损伤和MDA的积累。  最后通过TPA诱导的小鼠耳廓肿胀模型,评价LYCD的抗炎活性及机理研究,不同剂量的LYCD涂抹耳廓给药,用强抗氧化剂NAC作为阳性对照。研究发现,同比模型组,8mg/mL LYCD的抗炎抑制率高达54.46%。运用HE染色、IHC法对其进行抗炎机理研究。在HE染色图中可以看出,8mg/mL的LYCD组可明显抑制TPA诱导的小鼠耳廓角质层增厚和炎症因子COX-2的表达及NF-кB通路的活化。
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