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基于斑马鱼和人体功效评价模型的侧柏叶和姜根组合物的防脱发活性研究

嘉峪检测网 2025-02-22 10:46

导读:本实验对含有侧柏叶提取物和姜根发酵滤液复配的防脱发精华液进行研究,结果表明,该配方可显著促进斑马鱼血液循环和尾鳍组织再生作用;人体试用结果表明,该配方可有效缓解脂溢性脱发,增加局部和整体头发密度,减少头发脱落计数。

 

脂溢性脱发(SA)在日常生活中较为常见,临床表现为头皮瘙痒、头皮油脂分泌过多、毛发油腻等。其病因复杂,发病因素主要有遗传、精神压力、免疫反应和营养状况等。目前临床治疗手段繁多,西医治疗可以延缓和控制脂溢性脱发,具有良好的疗效,但副作用较大,停药后易复发;中药治疗包括中药内服外用相结合,治疗过程需要辨证施治到个人,较难形成统一标准。日化行业在研究SA 发病的机制和头皮的毛囊生物特性基础上,将具有防脱发功效的日化原料进行复配组合,应用于日常护理产品中,研制成具有防脱发功效的特殊化妆品。本实验对含有侧柏叶提取物和姜根发酵滤液复配的防脱发精华液进行研究,结果表明,该配方可显著促进斑马鱼血液循环和尾鳍组织再生作用;人体试用结果表明,该配方可有效缓解脂溢性脱发,增加局部和整体头发密度,减少头发脱落计数。本文为日化行业开发防脱发护理产品的研究技术人员提供参考,也可为消费者正确选择防脱发治疗方案或防脱发护理产品提供指导。

 

Seborrheic alopecia SA is common in daily life and its clinical manifestations are scalp itching excessive oil secretion of scalp greasy hair etc. Its etiology is complex and the main pathogenic factors include genetics mental stress immune response and nutritional status. At present there are various clinical treatment methods. Western medicine treatment can delay and control seborrheic alopecia with good curative effect but it has great side effects and is easy to relapse after drug withdrawal. Traditional Chinese medicine treatment includes the combination of oral and external use of traditional Chinese medicine and the treatment process requires individualized syndrome differentiation which is difficult to form a unified standard. On the basis of studying the pathogenesis of SA and the biological characteristics of hair follicles in the scalp the consumer products industry combines ingredients with the effect of preventing hair loss and applies them to consumer care products to develop special cosmetics with the effect of preventing hair loss. This study explores the effects of anti-hair loss serum containing platyphylla orientalis leaf extract and ginger root fermentation filtrate. The results showed that the formula could significantly promote the blood circulation of zebrafish and promote tissue regeneration in the caudal fin. Human trial results show that the formula can effectively relieve seborrheic alopecia increase local and overall hair density and reduce hair loss counts. This article provides a reference for researchers who develop anti-alopecia care products in the consumer products industry and also provides guidance for consumers to correctly choose antialopecia treatment programs or anti-alopecia care products.

 

 

脂溢性脱发;脱发;防脱发;斑马鱼;毛囊

 

seborrheic alopecia alopecia prevent hair loss zebrafish hair follicle

 

1. 背景

 

脂溢性脱发(SA),又称雄激素性脱发(AGA),遗传因素和雄激素分泌是引起脱发的主要原因,通常伴有头皮油脂分泌过剩问题[1] 。在雄激素性脱发中,睾酮被5α - 还原酶催化转化为二氢睾酮(DHT),其中5α-还原酶有两种主要亚型,Ⅰ型5α-还原酶存在于皮脂腺、角质形成细胞和汗腺中,Ⅱ型5α-还原酶位于毛囊、附睾、输精管、精囊和前列腺的外根鞘中, 在雄激素性脱发中起着关键性作用;DHT 与毛囊细胞上的雄激素受体结合, 过度活化导致毛囊逐渐缩短生长期,毛囊小型化, 导致毛囊变薄和变短, 最终可能无法穿透表皮。人体正常的头发生长周期经过三个阶段:生长期、退化期和休止期[2] 。人每天脱落100 根毛发(外源性) 是正常的, 80% ~ 90%的头发处于2 ~ 6 年的持续生长期;不到5%处于退化期,其余处于休止期。此外, 王亚玲等[3] 指出AGA 的发病机制十分复杂,氧化应激、头皮慢性炎症和Wnt 信号通路等多因素参与其中。

 

西医治疗脂溢性脱发的药物治疗主要是外用米诺地尔洗剂和口服非那雄胺。米诺地尔具有较强的扩张血管作用,可刺激毛囊上皮细胞的增殖和分化,促使血管生成。非那雄胺是特异性Ⅱ型5α-还原酶的抑制剂,抑制睾酮转化为二氢睾酮,并阻止头皮毛囊减少。临床研究发现,米诺地尔洗剂与口服非那雄胺联合用药治疗脱发效果优于单独使用其中一种;米诺地尔使用浓度大于5%时,增加刺激性和不良反应,对于病程大于5 年以上的脱发患者有效率低[4-5] 。米诺地尔与非那雄胺、微针或低强度激光疗法是联合治疗AGA 的一种有效和安全的选择[6] 。脂溢性脱发还可以采用高密度自体毛发移植手术,臭氧水疗联合微针等治疗手段[7-8] 。

 

中医将脂溢性脱发归为“发蛀脱发” “蛀发癣”“油风” 等范畴,具体分为急性和慢性,急性期表现为头皮油脂增多, 伴有头屑和瘙痒,毛发短时间内成撮脱落; 慢性期表现为头皮油腻发亮, 头发干燥无光泽, 头皮干燥瘙痒, 头发从前额两侧及头顶慢慢脱落[9] 。当代中医皮科名家们注重脱发病因的先、后天因素,运用内服外治的辨治经验治疗脱发,外治的操作方法主要有按摩、针灸、戳药、湿敷、涂抹、熏洗和中药沐足等; 内治根据用药规律研究筛选出以下14 种药材作为核心处方组成,分别为甘草、白术、当归、何首乌、山楂、侧柏叶、茯苓、地黄、女贞子、墨旱莲、牡丹皮、泽泻、白芍、首乌藤[10-11] 。中医治疗脱发采用对症论治,但治疗过程复杂,难以形成标准化治疗方案,评价标准也不够客观。

 

随着社会发展, 人们的生活习惯、压力和饮食习惯发生变化,脱发人群呈年轻化增长趋势,对防脱发日常护理产品的需求日益提高,开发防脱发特殊化妆品迫在眉睫。防脱发特殊化妆品是通过控油、抗氧化、改善头皮微生态等功效延伸,增强毛囊细胞的营养以达到促进毛发生长,延长包干生长期,在脱发初期使用效果显著[12], 因而防脱发特殊化妆品是日常防脱发护理的常备产品。日化行业防脱发类护理产品主要针对脂溢性脱发,属于特殊化妆品管理范畴,主要从两方面起作用,一方面通过抗雄激素作用, 调控毛囊生长周期, 修护头皮微生态平衡, 减少毛囊炎症损伤,促进头皮血液微循环和代谢功能, 使毛囊恢复健康活力;另外一方面促进细胞外基质蛋白和角蛋白表达, 增强头发附着力和强韧度,减少毛囊微型化,提高防脱效果。防脱发的功效评估有体外试验、在体试验和离体试验。体外试验方法较多,可通过对5α-还原酶抑制、微循环、抗氧化和抗炎作用等特定指标反映防脱发功效; 直接评估某个作用通路对防脱发功效的影响可用在体和离体试验,在体试验反映的是头发根数、头发密度和脱发计数,这也是检测机构用于防脱发特殊化妆品的人体评估方法[13] 。防脱发特殊化妆品申报按照《化妆品安全技术规范》(2015 年版)[14] 的具体要求进行检验, 进行严格的检验和人体安全功效测试,以脱发计数、整体毛发密度和局部毛发密度作为功效评价指标,经国家药品监督管理局批准获取防脱类特殊化妆品产品注册证。

 

本文开发的防脱发精华液, 是根据治疗脂溢性脱发的作用通路,筛选出侧柏叶提取物[15-18] 和姜根发酵滤液[19] 进行复配,其中的姜根发酵滤液利用乳酸杆菌发酵技术,可有效利用姜根中的营养物质并能提高其抗氧化性[20] ,该防脱发活性物组合复配应用于防脱发精华中, 由于斑马鱼尾鳍的再生与人类皮肤、骨骼、血管等修复作用机制相似,斑马鱼尾鳍因结构简单、易于手术操作和观察、术后不影响生存等特点,且人体在正常情况下,微循环血流速度和血流量与组织、器官代谢水平相适应,使机体内器官生理功能得以正常运行,因此采用斑马鱼建模[23,25] 。通过斑马鱼尾鳍的修护和改善微循环实验及人体防脱发实验评估防脱发功效,开发一款温和的防脱发精华液。为日化领域进一步研究开发针对脂溢性脱发的防脱类特殊化妆品提供参考和依据。

 

2. 实验部分

 

2.1 实验材料与仪器

 

防脱发精华液(样品A),该样品添加89.95%去离子水(诺斯贝尔化妆品有限公司,批号20211106);2%侧柏叶提取物(自贡丸善天宸生物科技有限公司,批号20210912001);3%姜根发酵滤液( 广州丽研生物科技有限公司,批号20211025);0.02%聚乙二醇-14M ( 陶氏化学( 中国) 投资有限公司,批号D640I5VNA1);0. 1%卡波姆[ 爱森( 中国) 絮凝剂有限公司,批号B2A03060];5% 1, 3 丙二醇(美国杜邦公司,批号LP20J00077);0.35%对羟基苯乙酮[德之馨香精香料( 南通) 有限公司, 批号20210605 -2]。对照品(空白基质样品) (诺斯贝尔化妆品股份有限公司)。野生型AB 品系斑马鱼(杭州环特生物科技科技股份有限公司)。麻醉剂MS222 (杭州环特生物科技科技股份有限公司)。

 

SPX-250B-Z 生化培养箱(上海博讯实业有限公司医疗设备厂);SZX7 解剖显微镜(奥林巴斯);CX31 生物显微镜(奥林巴斯);ZebraBlood 3.4 血液分析仪( 法国ViewPoint 生命科学公司);Canon90D 专业数码相机(佳能);DermGenius 毛发镜分析系统( 德国DermoScan 公司);Forgestar 7D -01150 游标卡尺(福吉斯特公司);分析软件Image J(美国国立卫生研究院)。

 

2.2 实验方法

 

2.2.1 样品配制

 

取防脱发精华液( 样品A) 适量,对其进行稀释,配制成质量浓度为0.031%和0. 062%的样品液;麻醉剂MS222 6.2mg/ml。

 

斑马鱼尾鳍促进组织再生实验:正常对照组(不做任何处理),模型对照组(斑马鱼尾鳍切断手术),样品组(斑马鱼尾鳍切断手术+样品A 0.062%浓度样品处理)。

 

斑马鱼改善微循环功效实验:正常对照组(不做任何处理),样品组(正常斑马鱼+样品A 0.031%浓度样品处理)。

 

人体防脱发功效测试:防脱发精华液及对照组的空白基质均由诺斯贝尔化妆品公司提供,委托第三方检测机构迪尔而玺( 广州) 检测技术有限公司进行测试。试验样品组为防脱发精华液( 样品A);对照品组为空白基质,空白基质配制为去离子水、0.02%聚乙二醇-14M、0.1%卡波姆、5% 1, 3-丙二醇和0.35%对羟基苯乙酮。

 

2.2.2 斑马鱼促进组织再生功效实验

 

2.2.2.1 实验原理

 

斑马鱼尾鳍再生分为创面愈合、芽基形成和再生结局三个过程,以芽基形成最为核心。鳍再生的细胞有多个来源,包括表皮细胞、纤维母细胞和成骨细胞在内的多种细胞类型均可促进尾鳍的再生,且这些细胞具有高度的谱系限制性。斑马鱼尾鳍的再生与人类皮肤、骨骼、血管等修护作用机制相似。斑马鱼尾鳍因结构简单、易于手术操作、术后不影响生存和便于观察等特点,成为研究组织再生过程的重要模型。通过手术刀沿与躯干垂直方向切断尾鳍,以斑马鱼再生的尾鳍面积定量结果来评价样品的促进组织再生功效[21-23] 。

 

2.2.2.2 适用性及局限性

 

适用于化妆品及其原料的促进组织再生功效测试, 要求样品能溶解于水或制备成能在水中均匀分散的悬浮液。

 

2.2.2.3 实验过程

 

按照杭州环特生物科技股份有限公司实验室标准饲养和繁殖方法,符合国际AAALAC 认证( 认证编号0001458) 要求进行饲养及繁殖的野生型AB品系斑马鱼, 挑选发育一致的鱼龄为受精后3 天的野生型AB 品系斑马鱼, 先对斑马鱼进行麻醉( 麻醉剂MS222 6.2mg /ml),麻醉后将斑马鱼放置在体式显微镜下进行尾鳍切断手术,手术完毕立刻放置到标准稀释水中让斑马鱼自然苏醒, 全部斑马鱼手术完毕,将斑马鱼分组,每组15 尾, 水溶给予样品,样品组(样品A 0.062%浓度),同时设置正常对照组、模型对照组,每孔容量3ml,放置在28℃培养箱里避光孵育48 小时,每个实验组随机选取10 尾斑马鱼置于解剖显微镜下拍照记录,使用Image J 软件计算斑马鱼尾鳍面积,并与模型对照组对比。实验时间为2022 年1 月4 日至2022 年1月7 日。

 

模型对照组斑马鱼尾鳍面积为32573 像素,与正常对照组(80132 像素) 比较P<0. 001,表明模型建立成功。

 

2.2.3 斑马鱼改善微循环功效实验

 

2.2.3.1 实验原理

 

微循环是指微动脉和微静脉之间的血液循环,是血液与组织细胞进行物质交换的场所。正常情况下,微循环血流速度和血流量与组织、器官代谢水平相适应,使机体内各器官生理功能得以正常运行。通过改善皮肤微循环可以增强皮肤细胞活性,为皮肤细胞提供充足的养分和营养物质,同时清除细胞代谢产物和各种有害物质。因此,可通过检测斑马鱼节间血管血流速度来评价机体改善微循环功效[24-25] 。

 

2.2.3.2 适用性及局限性

 

适用于化妆品及其原料的改善微循环功效测试,要求样品能溶解于水或制备成能在水中均匀分散的悬浮液。

 

2.2.3.3 实验过程

 

按照杭州环特生物科技科技股份有限公司实验室标准饲养和繁殖方法,符合国际AAALAC 认证(认证编号:0001458) 要求进行饲养及繁殖的野生型AB 品系斑马鱼。挑选发育一致受精后2 天的野生型AB 品系斑马鱼, 将其按照每组15 尾进行分组,水溶给予样品,样品组(样品A 0.031%浓度), 同时设置正常对照组,每孔容量3ml,放置在28℃培养箱里避光孵育24 小时,每个实验组随机选取10尾斑马鱼置于血液分析仪中录制并采集数据,并分析斑马鱼节间血管血流速度,作为改善微循环功效依据。实验时间为2021年12月4日至2021年12月31日。

 

2.2.4 化妆品防脱发功效测试

 

按照《化妆品安全技术规范》(2015 年版) 的具体要求进行检验。根据入选和排除标准招募入组志愿受试者, 合格受试者进行2 周洗脱期,洗脱期结束后再次进行60 次梳发法,脱发计数仍大于10根者才能进入正式试验。受试者按照分层随机法分为防脱发精华液试验样品组和对照品组。对受试者进行使用产品前毛发基础值评估,包括脱发计数和使用样品前的拍照比对进行毛发密度评估。连续使用样品至少12 周,在样品使用后4 周、8 周、12 周及之后的每4 周(如有) 再次进行相同的评估和测试。评估整体毛发密度和局部毛发密度,记录数据并进行分析。试验周期为2022 年9月13日至2022 年12月20日,2022年9月16 日至2022年12月23日。

 

2.3 统计学方法

 

统计学处理结果采用mean±SE 表示。用SPSS26.0软件进行统计学分析, P<0. 05表明具有显著性差异。

 

(1) 使用4周后,局部毛发密度自身前后比较采用Wilcoxon 秩和检验。

 

(2) 使用8周后,整体毛发密度自身前后比较是:相关样本秩和检验,局部毛发密度自身前后比较采用Wilcoxon 秩和检验,局部毛发密度与对照比较采用两个独立样本秩和检验。

 

(3) 使用12 周后,整体毛发密度自身前后比较采用相关样本秩和检验,局部毛发密度自身前后比较采用配对t 检验,局部毛发密度与对照比较采用两个样本独立t 检验。

 

3. 结果与讨论

 

3.1 对斑马鱼尾鳍促进组织再生的影响

 

斑马鱼尾鳍面积43733 像素, 与模型对照组32573 像素比,P<0. 001,见图1,红色虚线为尾鳍切除位置, 表明模型建立成功。计算斑马鱼尾鳍面积(A) 促进率公式, 见公式1。样品A 的尾鳍面积与模型对照组相比, 促进率达到23%,P <0. 001,判定为有显著性差异,表明样品A 0.062%对组织损伤模型斑马鱼有显著的促进组织再生功效,见图2。

 

3.2 对斑马鱼改善微循环的影响

 

为了检测样品A 对斑马鱼改善微循环的功效,检测结果通过节间血管血流速度柱状图表示,见图3。经过观察发现,0.031%浓度的样品A 与正常对照组相比明显增加,说明样品A 0.031%浓度具有改善微循环的功效。

 

3.3 人体防脱发功效测试效果

 

选择符合受试者入选标准的共61人,男3人,女58人, 年龄21至60岁,平均年龄35.8±10.8 岁。

 

对照组受试者共30人,男2人,女28人,年龄22至60岁,平均年龄42.1±10.8岁;产品组受试者共31人,男1人,女30人,年龄21至58岁,平均年龄33.6±9.3岁;两组均符合受试者志愿入选标准。

 

根据迪尔玺(广州) 检测技术有限公司提供检测报告分析,在实验过程中,61例受试者中0例出现试验样品相关的不良反应。在人体试验测试安全的情况下,通过记录试验样品组和对照品组的志愿者的毛发计数和局部毛发密度,并分别在使用产品后第4、8 和12周进行记录分析,评估防脱发精华液的防脱发功效。使用所检样品4 周后,脱发计数显著减少,局部毛发密度显著增加,局部毛发密度差值显著高于对照品组,整体毛发密度无显著减少;使用所检样品8 周后,脱发计数显著减少,局部毛发密度显著增加,局部毛发密度差值显著高于对照品组,整体毛发密度无显著减少;使用所检样品12 周后,脱发计数显著减少,局部毛发密度显著增加,局部毛发密度差值显著高于对照组,整体毛发密度显著增加,实验结果详见表1 及表2。实验结果表明,,在该实验条件下,该产品具有防脱功效。

 

3.4 讨论

 

通过斑马鱼实验模型研究防脱发精华液( 样品A) 对斑马鱼尾鳍促进组织再生的影响和对斑马鱼改善微循环的影响,是因为斑马鱼个体小,繁殖能力强,发育和实验周期短,透明度高,用药量少,实验成本低,且与人类的基因同源性高达85%,可快速验证防脱发精华液在修护及改善血液微循环方面的作用效果,进而评估该防脱发精华液在修护头皮毛囊炎症损伤、促进头皮血液微循环和代谢功能、使毛囊恢复健康活力方面,满足脂溢性脱发治疗作用的通路。本实验结果说明,添加含有侧柏叶提取物和姜根发酵滤液的防脱发活性物的复配组合物的精华液,在斑马鱼尾鳍的修护作用和改善血液微循环方面功效显著,筛选出具有防脱发活性的侧柏叶提取物和生姜发酵滤液组合。

 

通过防脱发作用通路及功效评估方法[13] 分析,脂溢性脱发主要是毛囊微型化导致,通过抑制5α-还原酶作用, 调节正常生长因子,从而调节头发的生长周期;毛发的生长来自于毛囊周围血管为其提供耗能, 改善血液微循环,可改善能量的代谢,修复头皮表与皮真皮链接组织,促进毛囊的正常化,增强头发附着与强健作用实现防脱发。防脱发的评估方法为人体防脱发测试实验,主要评估试验样品组和对照品组的志愿者的毛发计数和局部毛发密度,并在使用防脱发精华液产品后第4、8、12 周进行数据分析比对,评估其防脱发功效是否显著。结果数据分析表明脱发计数在4 周、8 周和12 周均显著减少。局部毛发密度和整体毛发密度是促进毛囊正常化作用通路有效性的表现, 与减少毛囊损伤、改善微循环和能量代谢、抗雄激素( 抑制5α -还原酶)和调控生长周期相关。实验结果表明,局部毛发密度在4 周、8 周和12 周均有显著增加,试验样品组局部毛发密度差值显著高于对照品组;而整体毛发密度在4 周和8 周均无显著减少,但是在12 周呈显著增加趋势。两组实验数据结果的分析结果表明,选用多通路协同作用的防脱发活性物组合物应用于防脱发精华液中,防脱发效果显著,具有协同增效作用。

 

4. 结论与展望

 

通过斑马鱼尾鳍中的促进组织再生功效、斑马鱼节间血管血流速度评估改善微循环功效,以及在人体安全性和防脱发功效研究测试结果表明,含有侧柏叶提取物和姜根发酵滤液复配的防脱活性物的组合物,应用于防脱发精华液中有以下效果:可减少毛囊损伤,改善微循环和能量代谢,促进毛囊正常化,保持毛囊的生命活力,延长毛干生长期,促进休眠期的毛囊细胞重新生长,增加生长期的毛囊数量和毛发密度,减少头发脱落,具有改善脱发的功效。本防脱发精华液按照防治脂溢性脱发的作用机制设计,依据化妆品相关法律法规实施应用,作为日常使用的防脱发特殊化妆品,仅对脂溢性脱发初期作为日常护理使用,可修护头皮健康和减少脱发现象。本实验测试具有局限性,未来可在研究探讨微针、针灸和低密度激光治疗等治疗脂溢性脱发手段时,将该防脱精华液作为仪器治疗后的配套日常护理产品,使脂溢性脱发治疗达到更佳效果成为可能。

 

引用本文

辛建雄,林颖娴,黄钢煜,胡梓晖,刘忠∗.基于斑马鱼和人体功效评价模型的侧柏叶和姜根组合物的防脱发活性[J/OL].《化妆品与皮肤科学》网络专刊,2024(3):14-21[2025-02-21].https://www.cfdam-health.com/ebook/hzp/202403/index.html.

 

来源:中国食品药品监管杂志

关键词: 防脱发精华液

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