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脱发症是皮肤科常见疾病之一,虽不属于威胁人类生命的严重疾病,但却给患者带来巨大的精神痛苦。目前治疗脱发症多采用西药,虽然有一定的治疗效果,但副作用较大,停药后继续脱发。知母和三角褐指藻具有抗氧化和抗炎等多种生物活性,其对头皮护理具有一定的功效,但还缺乏知母和三角褐指藻对促进毛发生长和护理作用的机制研究,因而无法对相应产品开发提供有效的科学依据和理论指导。因此,本课题选取知母(Anemarrhena asphodeloides)和三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究对象,通过单细胞毛发生长评估体系、毛囊体外组织培养模型和动物实验模型,评价知母提取物和三角褐指藻提取物对毛囊单位相关细胞活力及群体生长活力的影响;研究影响毛囊周期及分化、细胞更新、毛发结构强度、黑色素转运等相关蛋白因子,以揭示三角褐指藻和知母促进毛发生长的分子机制;通过人体临床测试评估添加三角褐指藻和知母提取物的头皮护理制剂对人体毛囊、头发、头皮生理状况的综合影响。主要研究内容与结果如下:(1)三角褐指藻和知母中活性成分的提取及主要成分的分析在氮气保护下对三角褐指藻进行乙醇提取,三角褐指藻提取物(PTE)得率为0.985%,成分以十八碳不饱和脂肪酸为主。采用水/水-乙醇溶液对知母进行提取,知母提取物(AAE)中总多糖得率为22.642%;总皂苷得率为10.564%,其中知母皂苷BII和芒果苷含量分别为28.60%和2.75%;总黄酮得率6.378%,其中芒果苷和异芒果苷含量分别为21.60%和3.46%。(2)三角褐指藻及知母提取物对毛囊单位相关细胞生长的影响研究建立了稳定的人毛囊单位相关细胞(人毛乳头细胞(DPCs)、人生发基质细胞(HFGMCs)、人毛囊外根鞘细胞(HFORSCs)、人毛囊内根鞘细胞(HFIRSCs)和人表皮黑素细胞(HEM))的细胞生长体系,对PTE和AAE对人毛囊单位相关细胞生长的影响进行评估。PTE和AAE均在合适浓度下对群体生长的毛囊单位相关细胞具有不同程度的生长促进作用。但在高浓度情况下,部分提取物对毛囊单位相关细胞的生长活力具有抑制作用。PTE对HFGMCs和HFORSCs的细胞集落形成具有一定的促进作用;知母皂苷BII对HFGMCs的细胞集落形成具有一定的促进作用,但对HFORSCs的细胞集落形成具有抑制作用。体外培养毛囊组织的实验结果显示,100μg/ml的知母总皂苷、知母皂苷BII和芒果苷均引起体外培养的毛囊毛球区域细胞密度降低,并出现萎缩。在细胞培养实验中,这三种物质在100μg/ml的浓度下对DPCs的生长没有影响,对HFORSCs有一定的生长促进作用;在细胞集落形成实验中,6μg/ml的知母皂苷BII和21μg/ml的知母总皂苷显著降低了HFGMCs的生长。在C57BL/6小鼠毛发生长实验结果表明,知母皂苷BII的生发作用与浓度相关,知母皂苷BII在0.5%浓度下对小鼠具有较好的毛囊生长期激活与毛发生长刺激作用,与阳性对照0.2%米诺地尔相当,但知母皂苷BII 2.5%组则无显著刺激毛发生长作用。免疫组化结果提示毛囊生长期转化与激活Wnt10b和β-catenin通路相关。毛囊细胞培养实验、体外毛囊培养实验与动物实验结果不完全一致,推测可能是体外毛囊培养时药物浓度过高,也可能是因为毛球区域的生发基质细胞受到知母提取物的影响较大。(3)PTE及AAE对影响毛囊细胞信号传导和头发强度主要相关蛋白因子的影响PTE可以不同程度促进毛囊外根鞘细胞中几种角蛋白的表达量增加,尤其以0.25μg/ml的PTE效果最为明显,PTE在0.125-0.5μg/ml浓度下可以显著提高人表皮黑色素细胞活力,0.5μg/ml浓度下对黑色素细胞ERK的上调幅度达到56%,与黑素细胞的活力提高相一致。知母皂苷BII和知母多糖对DPCs中的IGF-1和Cyclin D1信号具有抑制作用,可能导致毛囊生长周期进程的减缓。AAE对HFGMCs的作用通过Wnt-10b/β-Catenin和phospho-GSK-3β信号实现调节;对HFORSCs的作用通过β-Catenin、Akt和Wnt-10b得以发生;对HFIRSCs的作用通过β-Catenin、Akt和phospho-GSK-3β信号实现调节,但是其影响存在不确定性。(4)含PTE及AAE的制剂对人体毛发生长的影响30名受试者使用含PTE和AAE的头皮护理制剂,与使用产品前相比较,使用产品后第7天以后,头发脱落数量、头皮油脂水平、头皮泛红状态均有下降趋势,头皮不适感觉及头屑水平显著下降,头皮水分含量及头发发质显著提升,这些趋势持续整个实验过程,有的指标、有的时间点没有统计学显著性差异,可能源于测试时间较短或测试人员较少、以及受试者个体差异较为分散所致。毛囊氢化可的松水平呈现先升高后降低的趋势,提示该制剂可能通过氢化可的松水平的提升促毛囊和头发生长,而之后水平下降可能提示对减少头屑代谢有所帮助。综上,合适浓度的PTE与AAE可以通过调节毛囊细胞的信号通路,达到刺激毛囊生长和防脱发的功效。研究结论有助于进一步理解天然产物在毛发护理中的作用机制,为PTE和AAE在防脱发产品中的应用提供了理论基础。