皮肤过敏和炎症是常见的皮肤问题，这类疾病通常是由于皮肤受到各种刺激，像动物毛发、环境、空气、花粉、化学制剂、化妆品等等因素引发的。在世界范围内，特别是中国，20%的人有过敏性皮炎的症状，并且还在逐渐增多。皮肤过敏对皮肤伤害比较严重，如何治疗和预防是一项重要的议题。使用处方药内服或者外用都有可能取得不错的效果，但是也伴随着一些副作用。如果在日常皮肤护理时注意这一问题，选用含有抗过敏、抗炎成分的护肤品就可以做到事半功倍。因此含抗过敏、抗炎成分的护肤品需求量逐年增大，但是该市场也是鱼龙混杂，良莠不齐。很多护肤品添加一些非天然的激素，导致严重的副作用。
(S)-2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶-4-羧酸（依克多因，Ectoin）来源于高嗜盐菌（Halomonas Elongata），是一种天然的小分子氨基酸衍生物，具有一个手性碳原子[1]。在高盐、高温、高紫外线辐射的极端条件下，依克多因使嗜盐菌免受伤害[2]。依克多因是耐盐生物为维持渗透压平衡而在细胞内产生的一种相容性溶质[3]。体内外研究表明依克多因能通过体内合成和体外转运两种途径在细胞内积累，调节细胞内外渗透压平衡。因此依克多因具有渗透压调节作用以及稳定蛋白质水合层，保护酶、DNA等生物大分子和细胞膜结构的作用，可以帮助细胞及动植物抵抗冷冻、干旱、高温、高盐、辐射等各种不利环境[4]。我们最近的研究表明光学活性的依克多因具有显著的抗过敏、抗炎效果，并且光学纯度越高，该效果越明显。
基于新一代的绿色合成技术，我们成功突破了高光学活性依克多因大规模工业化生成的瓶颈，所制得的依克多因比旋光高达180。我们选取比旋光分别为160和180的依克多因样品，分别命名为Anallerg®Ectoin-160和Anallerg®Ectoin-180，测试了其对角质细胞的毒性和抗炎活性。
首先是Anallerg®Ectoin-160和Anallerg®Ectoin-180对角质细胞的毒性测试。如图1和2所示，当依克多因浓度达到1.2%时，使用Anallerg®Ectoin-160处理的角质细胞相对活性为71%，使用Anallerg®Ectoin-180处理的角质细胞相对活性达到78%，所以Anallerg®Ectoin-180比Anallerg®Ectoin-160拥有更低的细胞毒性，但是总的来说，两者与一般的天然护肤活性成分相似，都显示了较低的细胞毒性。
接着，我们分别测试了Anallerg®Ectoin-160和Anallerg®Ectoin-180对角质细胞的抗炎活性。这一测试所针对的炎症因子主要包括TNF-α（肿瘤坏死因子）、PGE2（前列腺素E2）、IL-6（白介素6）、以及IL-8（白细胞介素-8）等，其结果如下：
1. 对炎症因子TNF-α表达的影响：图3为不同浓度的Anallerg®Ectoin-160对TNF-α表达量的影响，从柱形图来看，Anallerg®Ectoin-160浓度从0.25%到0.75%，肿瘤坏死因子的表达量都比0%的时候小，而且随浓度增加而减少，说明Anallerg®Ectoin-160对TNF-α的表达有抑制作用，其最小抑制浓度为0.5%；图4为不同浓度的Anallerg®Ectoin-180对TNF-α表达量的影响，从柱形图来看，Anallerg®Ectoin-180浓度从0.25%到0.75%，肿瘤坏死因子的表达量都比0%的时候小，而且随浓度增加而减少，说明Anallerg®Ectoin-180对TNF-α的表达有抑制作用，其最小抑制浓度为0.5%。
2. 对PGE2表达的影响：图5为不同浓度的Anallerg®Ectoin-160对PGE2表达的影响，从柱形图来看，Anallerg®Ectoin-160浓度从0.25%到0.75%，PGE2的表达量都比0%的时候小，而且随浓度增加而减少，说明Anallerg®Ectoin-160对PGE2的表达有抑制作用，其最小抑制浓度为0.75%；图6为不同浓度的Anallerg®Ectoin-180对PGE2表达的影响，从柱形图来看，Anallerg®Ectoin-180浓度从0.25%到0.75%，PGE2的表达量都比0%的时候小，而且随浓度增加而减少，说明Anallerg®Ectoin-180对PGE2的表达有抑制作用，其最小抑制浓度为0.5%。这也说明了Anallerg®Ectoin-180比Anallerg®Ectoin-160具有更高的抑制PGE2表达的效率。
3. 对IL-6表达的影响：图7为不同浓度的Anallerg®Ectoin-160对IL-6表达的影响，从柱形图来看，Anallerg®Ectoin-160浓度从0.25%到0.75%，IL-6的表达量都比0%的时候小，而且随浓度增加而减少，说明Anallerg®Ectoin-160对IL-6的表达有抑制作用，其最小抑制浓度为0.75%；图8为不同浓度的Anallerg®Ectoin-180对IL-6表达的影响，从柱形图来看，Anallerg®Ectoin-180浓度从0.25%到0.75%，IL-6的表达量都比0%的时候小，而且随浓度增加而减少，说明Anallerg®Ectoin-180对IL-6的表达有抑制作用，其最小抑制浓度为0.5%。这也说明了Anallerg®Ectoin-180比Anallerg®Ectoin-160具有更高的抑制IL-6表达的效率。
4. 对IL-8表达的影响：图9为不同浓度的Anallerg®Ectoin-160对IL-8表达的影响，从柱形图来看，Anallerg®Ectoin-160浓度从0.25%到0.75%，IL-8的表达量都比0%的时候小，而且随浓度增加而减少，说明Anallerg®Ectoin-160对IL-8的表达有抑制作用，其最小抑制浓度为0.75%；图10为不同浓度的Anallerg®Ectoin-180对IL-8表达的影响，从柱形图来看，Anallerg®Ectoin-180浓度从0.25%到0.75%，IL-8的表达量都比0%的时候小，而且随浓度增加而减少，说明Anallerg®Ectoin-180对IL-8的表达有抑制作用，其最小抑制浓度为0.25%。这也说明了Anallerg®Ectoin-180比Anallerg®Ectoin-160具有更高的抑制IL-8表达的效率。
因此，光学活性的天然小分子依克多因具有较低的细胞毒性，并且其光学活性越高，细胞毒性越低，显示了天然产物的独特安全性。通过两个不同光学活性依克多因样品（Anallerg®Ectoin-180和Anallerg®Ectoin-160）对角质细胞抗炎活性的测试，我们发现抑制炎症的Anallerg®Ectoin-160和Anallerg®Ectoin-180的最小浓度分别为0.75%和0.5%。这一结果充分显示了依克多因的高效的抗炎活性和安全性，其在化妆品领域将会有广阔的应用空间。
参考文献：
[1] David Cánovas, Vargas C, Iglesias-Guerra F, et al. Isolation andcharacterization of salt-sensitive mutants of the moderate halophile Halomonaselongata and cloning of the ectoine synthesis genes. J Biol Chem[J]. Journal ofBiological Chemistry, 1997, 272(41):25794-801.
[2] Buenger J, Driller H. Ectoin: AnEffective Natural Substance to Prevent UVA-Induced Premature Photoaging[J].Skin Pharmacology and Physiology, 2004, 17(5):232-237.
[3] Motitschke L , Hansjürgen Driller, Galinski E , et al. Ectoin and ectoin derivatives asmoisturizers in cosmetics[J]. 2002.
[4] Heinrich U, Garbe B, Tronnier H. Invivo Assessment of Ectoin: A Randomized, Vehicle-Controlled Clinical Trial[J].Skin Pharmacology and Physiology, 2007, 20(4):211-218.
[5] Salapatek A, Bates M, Bilstein A,et al. Ectoin ®, a Novel, Non-Drug, Extremophile-Based Device, RelievesAllergic Rhinoconjunctivitis Symptoms in Patients in an Environmental ExposureChamber Model[J]. Journal of Allergy & Clinical Immunology, 2011,127(2):AB202-AB202.
[6] Doronina N V, Ezhov V A, BeschastnyĭAP, et al. [Biosynthesis of the bioprotectant ectoin by aerobic methylotrophicbacteria from methanol. [J]. Applied Biochemistry & Microbiology, 2010,46(2):173-176.
文章摘自克琴科技发表在 Happi China 2019年4月刊 20-22页。
