大麻植物中含有483种不同类型的化合物,我们也称之为大麻素,目前已研究了其中5种,其中最主要的两种为四氢大麻酚(THC)和大麻二酚(CBD),这两者互为同分异构体。
图 1 CBD与THC结构(Cannabidiol (CBD) and its analogs: a review of their effects on inflammation,2015)
前者虽然有医学作用,但作为一种精神活性成分,它会致幻成瘾,副作用令人难以承担;后者最近几年在药品、保健品、食品和化妆品领域逐渐得到广阔应用,它的更多价值也逐渐被发掘。
图 2 药用大麻应用(非精神活性药用大麻的应用及开发,2020)
*注:以THC含量为依据,将大麻分为三类,医用大麻(THC>0.3%),药用大麻( THC<0. 3%,CBD含量高)和工业大麻( THC<0. 3%,用于获取纤维和种子,CBD含量低)。
一 法规与市场中的工业大麻
目前我国化妆品行业中添加的CBD主要来源于THC和CBD含量都比较低的工业大麻,这与我国对于工业大麻种植与化妆品原料的严格管控分不开——2010年,云南省才成为第一个以法规形式允许并监管工业大麻种植加工的省份,而大麻叶提取物、大麻仁果和大麻籽油在2015年才被列入《已使用化妆品原料名称目录》中,CBD并不在目录当中。
但这并不能影响工业大麻在市场上的蓬勃发展:截止2019年底, 国内工业大麻化妆品据初步统计产值在6000-8000万元,而截止到2020年5月底, 国内工业大麻化妆品产值已超过2个亿,而这个数值的增长才刚刚开始。
二 内源性大麻素系统
再说回大麻素。
人类在研究大麻素如何作用于人体时,在体内发现了内源性大麻素系统(Endocannobinoid System,ECS),这个系统由三个部分组成——内源性大麻素、大麻素受体和分解内源性大麻素的细胞机制(酶)。大麻素发挥不同生理功能与人体的内源性大麻素系统密切相关。
内源性大麻素物质及其受体在人体内有广泛的生理学作用, 其参与和调控多种重要的生理活动,是治疗神经退行性及情绪类疾病、肥胖、疼痛、肝纤维化、炎症和免疫调节类疾病的重要靶点。
近年来,随着ECS研究的深入,发现ECS参与皮肤细胞增殖、存活和分化的调控,是维持皮肤稳态的关键决定因素。而ECS作为体内重要的调节系统,它表现出的强大功能,让从外界补充大麻素提升皮肤的抗氧化、舒缓敏感和抗炎等功能有了更可靠的依据。
三 CBD功效
抑制皮脂分泌
毛囊皮脂腺分泌的皮脂包含大量游离脂肪酸,是表皮脂质屏障的重要组分。在痤疮发病过程中,皮脂分泌过度不仅是炎症症状,也参与痤疮炎症的进展。
一项关于大麻二酚对人皮脂腺功能的研究发现,大麻二酚具有极强的皮脂抑制功能。大麻二醇的混合物抑制人皮脂腺的皮脂分泌功能,包括通过活化瞬时电位通道香草素受体4(TRPV4)离子通道抑制皮脂腺细胞增殖。
屏障修护
TRP通道存在于许多组织、多种细胞的膜中。它们可以作为钠,钙和镁离子的非选择性通道,并通过配体打开。而在TRP家族中与屏障修护密切相关的就是TRPV1。
TRPV1通道活化后也介导了炎症介质的释放,如参与细胞中IL-6基因和蛋白表达的上调。激活表皮角质形成细胞中的TRPV1通道后会促进 COX-2的释放。即,TRPV1通道参与了外界刺激条件下炎症介质的释放过程。
Bisogn等人对CBD是否能与TRPV1互作进行了研究,结果表明,CBD的一些药理作用与天然的如辣椒素或合成的TRPV1激动剂相似——尽管刺激TRPV1,会导致血管舒张和炎症反应,但辣椒素及其长链类似物可以通过疼痛刺激和消耗神经肽类物质,从而快速脱敏,起到抗炎作用。
除此之外,CBD还有保湿、抗氧化和抑菌等等功效,在此不再展开。
四 基于皮脂腺细胞的抗炎功效评价
Attila等利用人永生皮脂腺细胞中的SZ95细胞系,对CBD抑制皮脂分泌进行了研究,发现CBD能够降低人皮脂腺细胞的增殖。如下图,利用试剂盒进行皮脂腺细胞的增殖荧光定量,发现随着CBD添加量的增加,皮脂腺细胞数量呈下降趋势。
图 3 CBD影响皮脂腺细胞增殖(Cannabidiol exerts sebostatic and antiinflammatory effects on human sebocytes., 2014.)
同时他们还对CBD处理前后,炎症因子相关的mRNA表达进行了分析,发现,经过CBD处理后,炎症因子相关mRNA表达显著降低,这说明,CBD对人皮脂腺细胞具有普遍的抗炎功效——即CBD能够通过抑制寻常痤疮的炎症来控制痤疮发生和发展。
图 4 CBD处理前后炎症因子分泌情况(Cannabidiol exerts sebostatic and antiinflammatory effects on human sebocytes., 2014.)
五 基于3D表皮模型的抗炎功效评价
CBD已被证明具有抗炎抗氧化活性并能调节细胞周期和免疫细胞功能,能够抑制多种促炎细胞因子的产生,如肿瘤坏死因子α(TNF-α)和白细胞介素-1β(IL-1β)等,还能抑制免疫细胞增殖、活化、成熟、迁移和抗原呈递。
那么如何在体外对CBD的抗炎功效进行评价呢?我们用3D表皮模型Epikutis来进行。
利用SLS预处理24小时后形成阴性对照(NC),与空白对照组(BC)相比,NC组的组织活力显著下降(p < 0.01),说明本次实验SLS刺激条件有效。
组织活力检测
与NC组相比,PC(WY14643)组组织活力显著提升(p< 0.01),表明本次阳性对照检测有效。与NC组相比,样品组的组织活力明显提升(p < 0.01),能够显著修复组织损伤。
图 5 样品对模型组织活力的提升作用
(Epikutis模型替代法研究大麻叶提取物的抗炎修复功效,2020)
炎症因子分泌量检测
与NC组相比,PC(WY14643)组能够显著抑制IL-1α的分泌(p<0.01),表明本次阳性对照检测有效。结果显示,样品能显著抑制IL-1α的分泌(p<0.05)。
图 6 样品抑制IL-1α的分泌(Epikutis模型替代法研究大麻叶提取物的抗炎修复功效,2020)
我们同样可以检测IL-8和TNF-α的分泌量,得到的结果相同——样品也可以抑制这两者的分泌。
图 7 样品抑制IL-8和TNF-α的分泌(Epikutis模型替代法研究大麻叶提取物的抗炎修复功效,2020)
结果表明,大麻提取物可抑制外界刺激因素诱导NF-κB转录,降低IL-8和IL-1α的释放,同时可以显著提高3D表皮模型Epikutis的组织活力,即CBD有抑制皮肤炎症的作用。
对于原料和产品的抗炎功效,我们也可以通过2D水平来进行评估。比如我们可以基于KC细胞或巨噬细胞,通过检测炎症因子、炎症介质、内皮素或COX-2等炎症特征物质来对样品的抗炎功效进行评估。
在化妆品领域中,CBD除了抗炎之外,抗氧化、抗衰老和保湿等等功效也越来越多地被发现和看重,而在化妆品领域之外,CBD还有着更加辽阔的天地,让我们拭目以待。
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