重庆二师研究显示NMN可保护皮肤抵抗紫外线损伤

NMN与发酵乳杆菌两者都与维持人体健康、保证器官功能正常运转密切相关。本次研究创新性地发现了二者协同作用可以显著增强皮肤保护效果,这为人类抵抗紫外线辐射、延缓皮肤衰老提供了一个新的防护手段。

  NMN和肠道细菌发酵乳杆菌(L.fermentum TKSN041)协同作用,能消除一种叫做“自由基”的有害分子,保护皮肤免受紫外线B辐射导致的损伤。

  臭氧层可以帮助吸收太阳的紫外线,是地球的重要保护层。但是工业的快速发展导致臭氧层破坏,1979 年至 1990 年之间臭氧量下降3%之多,南极附近的臭氧总量低于地球臭氧平均值的30%,并形成了“臭氧层空洞”[1]。臭氧层破坏是全世界面临的重要环境问题之一。

  随着地球臭氧层的损耗,地球表面紫外线强度越来越强,紫外线引起皮肤损伤的概率越来越高,尤其是紫外线B辐射会引起皮肤红斑、水肿和胶原蛋白流失,使肌肤骨骼等受损老化。它也是鳞状细胞癌、基底细胞癌等皮肤癌的最重要致病因素[2]。

  皮肤是人体最大的器官,也是抵御病原体入侵和伤害的第一道防线。防治紫外线B引起的皮肤损伤意义重大。

图1. 重庆第二师范学院

  图1. 重庆第二师范学院

  重庆第二师范学院的赵欣团队在《药理学前沿》(Front Pharmacol)杂志上发表了一项研究[3],结果发现对于接受两周紫外线B强烈辐射的小鼠,饮用含有NMN(β-烟酰胺单核苷酸)(300mg/Kg)或者一种肠道细菌“发酵乳杆菌(L.fermentum TKSN041)”的水,可以显著改善皮肤损伤,并且同时饮用这两种物质的小鼠的皮肤健康状态比单独饮用其中一种的小鼠皮肤健康状态更好。这些发现表明,NMN和发酵乳杆菌可以协同作用抵抗紫外线B的损害,可能是一种改善皮肤健康的有效方法。

图2. 重庆第二师范学院赵欣教授赵欣教授带领的科研团队发现,对于接受两周紫外线B强烈辐射的小鼠,饮用含有NMN或发酵乳杆菌的水,可以显著改善皮肤损伤,并且同时饮用这两种物质的小鼠的皮肤健康状态比单独饮用其中一种的小鼠皮肤健康状态更好。这些发现表明,NMN和发酵乳杆菌可以协同作用抵抗紫外线B的损害,可能是一种改善皮肤健康的有效方法。

  图2. 重庆第二师范学院赵欣教授

  赵欣教授带领的科研团队发现,对于接受两周紫外线B强烈辐射的小鼠,饮用含有NMN或发酵乳杆菌的水,可以显著改善皮肤损伤,并且同时饮用这两种物质的小鼠的皮肤健康状态比单独饮用其中一种的小鼠皮肤健康状态更好。这些发现表明,NMN和发酵乳杆菌可以协同作用抵抗紫外线B的损害,可能是一种改善皮肤健康的有效方法。

  紫外线B损害皮肤健康

  太阳辐射中造成皮肤老化的紫外线主要为紫外线A(波长315~400 nm)、紫外线B(波长280~315nm)和紫外线C(波长100~280 nm)。紫外线C可以几乎全部被臭氧层吸收,实际达到地表的紫外线主要是紫外线A(95%)和紫外线B(5%)。在相同剂量下, 紫外线B的生物学效应是紫外线A的800~1000倍,因此太阳辐射中紫外线B对人体健康的影响最大。

  紫外线B辐射皮肤组织会导致皮肤发生氧化应激反应[4],诱导产生活性氧,破坏DNA修复,造成物理性损伤或细胞功能改变,引发炎症反应,加速皮肤老化等。严重情况下还会导致DNA 损伤、提高细胞突变频率以及引发癌变。

  乳杆菌能够促进皮肤健康

  乳杆菌在自然界中广泛分布,在工业、农业、畜牧业、食品、医药等与人类密切相关的领域具有重要的应用价值。乳杆菌也是健康肠道组成的重要成分,可以清除自由基(一种有害分子,会导致氧化应激),具有抗衰老和抗氧化活性。

  乳杆菌对于皮肤健康有重要影响。日本一项研究显示,乳杆菌可以改善老年女性的皮肤弹性,增加皮脂含量。[5]小鼠实验还显示乳杆菌产物可以克服紫外线B诱导的免疫抑制,显著减缓小鼠皮肤肿瘤生长速度。[6]

  NMN具有抗炎抗衰老功能

  NMN是近年来最具盛名的抗氧化和抗炎化合物之一,它能提高生物体内的NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)水平,NAD+对细胞产生能量和维持DNA完整性至关重要。但是直接服用高剂量的NAD+会导致失眠、疲劳和焦虑等副作用,因此补充NMN是提高NAD+水平和维持机体健康的重要方式。曾有研究表明服用NMN可以减少自由基和器官炎症,对于治疗心肌和脑缺血等老龄相关的心脑血管疾病有明显效果。[7]

  NMN与发酵乳杆菌协同作用,可有效清除自由基

  自由基具有强氧化性,在紫外线引起皮肤衰老的过程中起着关键作用。为了测试NMN与发酵乳杆菌(L.fermentum TKSN041)的抗氧化能力,重庆第二师范学院的赵欣等人将NMN和发酵乳杆菌以及自由基在试管中混合,测量它们清除自由基的能力。

  结果发现,与单独使用NMN或发酵乳杆菌相比,二者的混合物清除自由基的能力更强。此外,作为一种强效且常见的自由基清除剂,维生素C也被研究人员纳入本研究中作为对照,结果显示NMN与发酵乳杆菌混合物清除自由基的能力甚至强于维生素C。详见图3。这些结果说明了NMN和发酵乳杆菌组合或许可以保护皮肤免受紫外线辐射损伤。

图3. NMN与发酵乳杆菌协同作用促进自由基清除(Zhou et al.,2021 | Frontiers in Pharmacology)图中描述了3种不同的自由基(OH,ABTS和DPPH)和总体自由基被NMN、发酵乳杆菌(L)、NMN+发酵乳杆菌(NMN+L)和维生素C清除的情况。每项结果都表明,NMN+发酵乳杆菌的自由基清除能力(即抗氧化能力)是最强的。

  图3. NMN与发酵乳杆菌协同作用促进自由基清除

  (Zhou et al.,2021 | Frontiers in Pharmacology)

  图中描述了3种不同的自由基(OH,ABTS和DPPH)和总体自由基被NMN、发酵乳杆菌(L)、NMN+发酵乳杆菌(NMN+L)和维生素C清除的情况。每项结果都表明,NMN+发酵乳杆菌的自由基清除能力(即抗氧化能力)是最强的。

  NMN与发酵乳杆菌协同作用,可抵抗紫外线B辐射导致的皮肤损伤

  紫外线B被认为是导致皮肤癌的主要环境致癌因素,在进行模拟实验时常采用紫外线B辐射。

  研究人员在活体小鼠中进行了试验,想要探寻对于连续两周暴露于强烈的紫外线B辐射的小鼠,NMN与发酵乳杆菌协同作用是否能够保护小鼠的皮肤组织完整性。研究人员给小鼠连续四周每天口服补充NMN(300 mg/kg)、发酵乳杆菌(1.0×109 CFU/ml)、维生素C(300 mg/kg),或者NMN和发酵乳杆菌的混合物,并在第三周和第四周让小鼠每天接受2小时的紫外线B(120 mJ/cm2/小时)辐射。

  结果发现,紫外线B辐射会让小鼠皮肤真皮层受损变薄,胶原纤维束数量显著减少,皮下组织排列无序,在附属物周围还可以看到炎症细胞的渗透。同时服用NMN和发酵乳杆菌的小鼠的皮肤组织与没有紫外线B辐射的小鼠最相似,保护皮肤效果好于单独补充NMN、发酵乳杆菌或维生素C(300 mg/kg)。详情见图4。

图4. NMN和发酵乳杆菌可协同作用,改善紫外线B辐射下的皮肤状态(Zhou et al.,2021 | Frontiers in Pharmacology)图A和B显示的是小鼠皮肤的横截面。“正常组”小鼠未接受紫外线B辐射且未加任何补充剂;“紫外线B组”小鼠接受连续2周的紫外线B辐射且未加任何补充剂;“紫外线B+维生素C”、“紫外线B+NMN”、“紫外线B+发酵乳杆菌”、“紫外线B+NMN+发酵乳杆菌”组小鼠分别连续四周补充对应的补充剂,并在第三周和第四周接受紫外线B辐射。在图A中,箭头指向的是皮肤的真皮层。“紫外线B组”小鼠真皮层最薄且受损严重,“紫外线B+NMN+发酵乳杆菌组”小鼠与“正常组”小鼠的皮肤状态最相似,且厚度相当(如图D所示)。在图B中,箭头所指的胶原纤维被染色为蓝紫色。“正常组”小鼠的胶原纤维数量较多,分布均匀有序。“紫外线B组”小鼠的皮肤与正常组相比,胶原纤维明显减少,胶原纤维发生断裂、萎缩。“紫外线B+NMN+发酵乳杆菌组”皮肤皮肤层中的胶原纤维数量与“正常组”最接近,排列更加有序,几乎没有收缩或断裂。

  图4. NMN和发酵乳杆菌可协同作用,改善紫外线B辐射下的皮肤状态

  (Zhou et al.,2021 | Frontiers in Pharmacology)

  图A和B显示的是小鼠皮肤的横截面。“正常组”小鼠未接受紫外线B辐射且未加任何补充剂;“紫外线B组”小鼠接受连续2周的紫外线B辐射且未加任何补充剂;“紫外线B+维生素C”、“紫外线B+NMN”、“紫外线B+发酵乳杆菌”、“紫外线B+NMN+发酵乳杆菌”组小鼠分别连续四周补充对应的补充剂,并在第三周和第四周接受紫外线B辐射。

  在图A中,箭头指向的是皮肤的真皮层。“紫外线B组”小鼠真皮层最薄且受损严重,“紫外线B+NMN+发酵乳杆菌组”小鼠与“正常组”小鼠的皮肤状态最相似,且厚度相当(如图D所示)。在图B中,箭头所指的胶原纤维被染色为蓝紫色。“正常组”小鼠的胶原纤维数量较多,分布均匀有序。“紫外线B组”小鼠的皮肤与正常组相比,胶原纤维明显减少,胶原纤维发生断裂、萎缩。“紫外线B+NMN+发酵乳杆菌组”皮肤皮肤层中的胶原纤维数量与“正常组”最接近,排列更加有序,几乎没有收缩或断裂。

  此外,在暴露于紫外线B辐射后,真皮层的肥大细胞(指示有炎症的细胞)数量增加了四倍,表明紫外线B诱发皮肤发生炎症。当单独补充维生素C、NMN或发酵乳杆菌时,肥大细胞数量有所下降;但是同时补充NMN和发酵乳杆菌组的肥大细胞数量下降最多,说明NMN和发酵乳杆菌具有协同作用,可以减轻皮肤炎症。详见图5。

图5. NMN和发酵乳杆菌可协同作用,改善紫外线B辐射引起的皮肤炎症(Zhou et al.,2021 | Frontiers in Pharmacology)图C中的箭头指向的小蓝点为肥大细胞,而肥大细胞与皮肤炎症相关。“紫外线B组”小鼠比正常小鼠的肥大细胞数量明显增多,“紫外线B+NMN+发酵乳杆菌组”小鼠的肥大细胞数量与正常组最接近。

  图5. NMN和发酵乳杆菌可协同作用,改善紫外线B辐射引起的皮肤炎症

  (Zhou et al.,2021 | Frontiers in Pharmacology)

  图C中的箭头指向的小蓝点为肥大细胞,而肥大细胞与皮肤炎症相关。“紫外线B组”小鼠比正常小鼠的肥大细胞数量明显增多,“紫外线B+NMN+发酵乳杆菌组”小鼠的肥大细胞数量与正常组最接近。

  NMN和肠道细菌协同作用,为护肤提供新方式

  NMN的大部分药理作用是通过促进NAD+的合成来进行的。小鼠试验还显示NMN具有抗衰老和促进长寿的特性,补充NMN可以改善老年小鼠的代谢和应激反应[2]。因此,关于NMN的研究吸引了越来越多人的注意。

  发酵乳杆菌具有为维持肠道微生物群的平衡、调节免疫系统功能,减少肿瘤风险、降低血清胆固醇等多种功能[8]。不过,发酵乳杆菌保护皮肤的原理还有待进一步探索。研究人员认为,这可能与它的代谢物短链脂肪酸有关,短链脂肪酸能够改善关节炎和过敏等炎症性疾病[9,10]。

  NMN与发酵乳杆菌两者都与维持人体健康、保证器官功能正常运转密切相关。本次研究创新性地发现了二者协同作用可以显著增强皮肤保护效果,这为人类抵抗紫外线辐射、延缓皮肤衰老提供了一个新的防护手段。皮肤是人体抵御环境破坏的第一道防线。皮肤健康与骨质疏松症、基底细胞癌和鳞状细胞癌等许多疾病的发生密切相关[11],保护皮肤具有重要意义。未来可以进行深入研究,进一步探索NMN与发酵乳杆菌协同作用的机制,以及在人体中的防护效果。

  参考文献

  1.张贺,广海军. 臭氧层破坏对环境产生的影响及预防措施[J]. 资源节约与环保,2020(5). DOI:10.3969/j.issn.1673-2251.2020.05.011.

  2.Johan Moan, Mantas Grigalavicius, Zivile Baturaite, et al. The relationship between UV exposure and incidence of skin cancer. Photodermatology, Photoimmunoloogy & 2015 Jan;31(1):26-35. doi: 10.1111/phpp.12139. Epub 2014 Oct 13.

  3.Zhou X, Du HH, Ni L, Ran J, Hu J, Yu J, Zhao X. Nicotinamide Mononucleotide Combined With Lactobacillus fermentum TKSN041 Reduces the Photoaging Damage in Murine Skin by Activating AMPK Signaling Pathway. Front Pharmacol. 2021 Mar 25;12:643089. doi: 10.3389/fphar.2021.643089. PMID: 33841160; PMCID: PMC8027253.

  4.王振,刘安,黄建安,等. 中波紫外线致皮肤光老化机制及茶叶抗光老化作用研究进展[J]. 食品安全质量检测学报,2017(11). DOI:10.3969/j.issn.2095-0381.2017.11.038.

  5.Kimoto-Nira, H., Aoki, R., Sasaki, K., Suzuki, C., and Mizumachi, K. (2012). Oral intake of heat-killed cells of Lactococcus lactis strain H61 promotes skin health in women. J. Nutr. Sci. 1, e18. doi:10.1017/jns.2012.22.

  6.Friedrich, A. D., Campo, V. E., Cela, E. M., Morelli, A. E., Shufesky, W. J., Tckacheva, O. A., et al. (2019). Oral administration of lipoteichoic acid from Lactobacillus rhamnosus GG overcomes UVB-induced immunosuppression and impairs skin tumor growth in mice. Eur. J. Immunol. 49, 2095–2102. doi:10.1002/eji.201848024.

  7.Braidy, N., Berg, J., Clement, J., Khorshidi, F., Poljak, A., Jayasena, T., et al. (2019). Role of nicotinamide adenine dinucleotide and related precursors as therapeutic targets for age-related degenerative diseases: rationale, biochemistry, pharmacokinetics, and outcomes. Antioxid. Redox Signal. 30, 251–294. doi:10.1089/ars.2017.7269.

  8.Tarantini S., Valcarcel-Ares M. N., Toth P., Yabluchanskiy A., Tucsek Z., Kiss T., et al. (2019). Nicotinamide mononucleotide (NMN) supplementation rescues cerebromicrovascular endothelial function and neurovascular coupling responses and improves cognitive function in aged mice. Redox Biol. 24, 101192. 10.1016/j.redox.2019.101192.

  9.Thomas S., Izard J., Walsh E., Batich K., Chongsathidkiet P., Clarke G., et al. (2017). The host microbiome regulates and maintains human health: a primer and perspective for non-microbiologists. Cancer Res. 77, 1783–1812. 10.1158/0008-5472.CAN-16-2929.

  10.Kim Y. G., Udayanga K. G., Totsuka N., Weinberg J. B., Núñez G., Shibuya A. (2014b). Gut dysbiosis promotes M2 macrophage polarization and allergic airway inflammation via fungi-induced PGE₂. Cell Host Microbe. 15, 95– 10.1016/j.chom.2013.12.010.

  11.Gossai A., Waterboer T., Hoen A. G., Farzan S. F., Nelson H. H., Michel A., et al. (2016). Human polyomaviruses and incidence of cutaneous squamous cell carcinoma in the new Hampshire skin cancer study. Cancer Med. 5, 1239–1250. 10.1002/cam4.674.

  文章来源:https://www.nmn.cn/news/ev15n