人表皮生长因子(hEGF)及其在化妆品中的应用

人表皮生长因子(hEGF)及其在化妆品中的应用

作者：本站

日期：2007-10-8 13:36:51

出处：中国药妆美容网

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HUMAN EPIDERMAL GROWTH FACTOR AND

ITS APPLICATION IN COSMETICS

陈秋东、徐志南、岑沛霖、方松如

 

CHEN Qiu-dong 、 XU Zhi- nan 、 CEN Pei-lin 、 FANG Song-ru

1 、浙江大学生物工程研究所   浙江杭州   310027 ；

2 、杭州生美生物工程技术有限公司   浙江杭州 310012

1 、 Institute of Bioengineering ， Zhejiang University ， Hangzhou Zhejiang 310027 ， China

2 、 Hangzhou Biobeautying ＆ Bioengineering Co ．， Ltd ． Hangzhou Zhejiang 310012 ， China

 

    摘要： 介绍了新型生物功能性化妆品添加剂一一人表皮生长因子 (human Epidermal Growth Factor ，简称 hEGF) 的结构、生物活性、作用机理以及利用基因工程技术重组生产 hEGF 。同时，引入生物美容理念，展望了 hEGF 在化妆品中的应用及其效果。

 

    ABSTRACT ： This paper introduces the molecular structure ， bioactivity and function of human epidermal growth factor(hEGF)and recombinant hEGF(rhEGF) ， its application in cosmetics ， which will induce the revolution of cosmetic industry ， with the new fashion of biobeautying ．

 

    关键词： 人表皮生长因子 (hEGF) ；生物美容；基因重组；化妆品；应用

KEYWORDS ： Human epidermal growth factor(hEGF) ； Biobeauty ；   Genetic recombinantion ； Cosmetic ； Application

 

    传统的皮肤护理仅局限于油膜履盖与保持水份等物理的方法。如今，随着生命科学的发展，人们已经掌握了表皮细胞衰老及其生化过程。因此，美容护肤理念开始转向细胞水平的护理。

与此同时，随着生物学、皮肤生理学的发展，人们发现了许多具有延缓或抑制皮肤的衰老和恢复或修复皮肤创伤等功能的天然高活性物质，如超氧化物歧化酶 (SOD) ，透明质酸 (HA) ，表皮生长因子 (EDidermal Growth Factor ，简称 EGF) 等。

这种在细胞层次的仿生护理给表皮细胞额外的营养或刺激，通过细胞本身新陈代谢从根本上保持肌肤自然健康，开创了生物美容的新概念。

21 世纪，基因工程技术成为生物工程技术的主体。利用基因重组技术生产相对廉价的高活性生物制品作为化妆品功能性添加剂，势必将极大推动化妆品行业向生物化、高功能性发展。过去的十余年，美国、西欧、韩国等广泛研究了人体表皮生长因子 (human Epidermal Growth Factor ，简称 hEGF) 及其在化妆品中的应用，生产出含 hEGF 的美容化妆品，掀起了一股 hEGF 生物美容的国际化热潮。药妆 药妆网 中国药妆 www.yzmr.com 美容 护肤 化妆品 药膳美容

    1 ． hEGF 的发现及其分子结构

    1960 年， Cohen 用羧甲基纤维素从小鼠颌下腺分离纯化神经生长因子 (NGF) 时，发现另一类促进新生小鼠出牙和睁眼的“ Tooth — Factor ”【 1 】，后改名为 Epidermal Growth Factor(EGF) 【 2 】随后，在人尿，大白鼠，猪等中均发现了各种各样的表皮生长因子 hEGF 、 mEGF 、 g-PEGF 【 3 】。 1979 年， Carpenter G ．等报道了 hEGF 的氨基酸残基组成，如图 1 所示【 4 】。同年， Gregory 从人尿中发现了能抑制胃酸分泌的胃抑素 (Urogastrone) ，其实与 hEGF 为同一物质 p ’。 1986 年， Cohen 由于在 hEGF 的杰出贡献而荣获诺贝尔医学与生理学奖。

 

    不同来源的 EGF 的结构有略微的差异，一般同源性在 70 ％左右。天然 hEGF 是人生长因子中的一种，是由 53 个氨基酸组成的分子量为 6045 的小分子多肽。多肽链上 N- 端为天冬酰酸， C- 端为精氨酸，等电点 4 ． 2 ，粒比体积 0 ． 710cm ³ ／ g 【 6 】。 hEGF 分子具有较高稳定性，二硫键是 hEGF 生物活性所必须结构。 hEGF 二级结构只有 β- 折叠，构成残基 1-33 的 N- 端结构域和 34-53 的 C- 端结构域。多肽链上几乎所有残基的芳香侧链都在分子表面成簇存在，形成疏水的袋【 7 】。

陈秋东 (1974 ， 12-  ) ，男，江苏昆山人，浙江大学生物工程研究所生物化工硕士研究生，杭州生美生物工程技术有限公司经理。联系电话： [phone] ， E — Mail ： ceo@biobeauty ． com ． cn

 

图 1 ． hEGF 分子的一级结构

Fig ． 1 ． The primary amino acid sequence of hEGF

 

    2 、 hEGF 的生物活性与作用机理

     2 ． 1 hEGF 的生物活性

    hEGF 作为一种强有力的细胞分裂促进因子，具有多种生物活性【 8 】，主要表现在： (1) 在体内刺激皮肤组织、角膜、气管上皮组织的生长繁殖； (2) 加速角膜、皮肤等表皮创伤的修复； (3) 抑制胃酸分泌； (4) 促进人皮肤上皮细胞、角膜上皮细胞和哺乳动物上皮细胞生长； (5) 增强表皮细胞的蛋白质、 DNA 、 RNA 的合成与细胞代谢； (6) 诱导新生鼠眼睑的打开和萌牙； (7) 对某些癌症的治疗具有一定疗效，等。

 

     2 ． 2 hEGF 的作用机理

  在过去 30 年中，有关 hEGF 及 hEGF 受体 (EGFR) 的研究揭示了 hEGF 在控制正常细胞生长和伤口愈合中的分子机理【 9 】。其作用机理是当 hEGF 与特异的跨细胞膜表面的 EGFR 结合后，刺激了 EGFR 复合物中的酪氨酸激酶的活性，通过 EGFR 复合物的自磷酸化作用，在细胞内形成快速的信息传递网络，激活蛋白   酶和磷酸酯酶等的一系生化反应，促进体内 Ca²⁺ 、 K⁺ 离子和糖等低分子物大量进入细胞内 ( 主动运输 ) ，糖酵解量增大， RNA 与蛋白质合成增多，作用一段时间后， EGFR 复合物开始促进 DNA 合成，并由此趋向刺激内皮细胞、单核细胞等多种细胞分裂、增殖和分化，使之向创伤部位迁移，加速启动创伤组织再生、修复和胞外问质形成。另一方面， hEGF 能增加其他内源性生长因子，促进羟脯氨酸合成，调节胶原酶和胶原的合成、分泌和沉淀，调节胶原降解，使胶原纤维以线性方式排列，增强创面抗张程度，减少疤痕形成，提高愈合质量。

 

    研究表明表皮内、 中、外三个胚层的细胞均有 EGFR 存在。人的角质细胞、层细胞和纤维细胞等正常细胞均有特异性的 EGFR 。人的表皮成纤维细胞有 4-10 × 10⁵ 个 EGFR 结合部位，这从理论上为人体皮肤细胞吸收 hEGF 提供依据【 9 】。但这种作用具有别靶向性 ( 即：靶细胞为上皮细胞、内皮细胞和成纤维细胞等 ) 和实时性【 6 】。

 

    3 ．内源性 hEGF 的提取、 hEGF 的化学合成与基因重组 hEGF

    人的尿、血液、乳汁、胃液等中含内源 hEGF 大约为 50ng ／ ml<!----> 【 10 】，且常与 EGFR 结合．因此从自然来源中提取 hEGF 相当困难，仅限用于理论研究。规模生产 hEGF 有二种途径：一是固相化学合成法，但因为 hEGF 中含 3 个二硫键和多种官能团的氨基酸的残基，所以合成产物纯度与产率不高，无法工业化生产。另一种方法是利用基因工程技术生产 hEGF 【 11 】。

 

基因重组 hEGF 的基本策略是首先从 cDNA 基因文库中探测并分离出 hEGF 目的基因；其次将目的基因克隆至如 pETAC 质粒上，构建强启动子下的含 hEGF 目的基因质粒；然后将质粒转化至基因工程菌中筛选、培养和表达 hEGF ，并分离纯化 hEGF 。目前，产物 hEGF 主要存在三种表达形式：一种是细胞内以融合蛋白形式表达，鉴于 hEGF 在胞内以包涵体形式存在，在分离中需破裂细胞，导致纯化困难，且产量低；第二种方式是在细胞周质中表达，主要是将大肠杆菌 (E Coli) 的碱性磷酸酶的信号肽与 hEGF 基因相连，最高表达水平为 300-400mg ／ L 【 12 】；

 

第三种形式是细胞外表达，主要利用细胞外膜蛋白信号肽基因优 化、构建质粒，产物表达水平为 250mg ／ L-1.1g ／ L 【 13 】。胞外分泌型表达是目前最先进的且适于工业化的表达方式。

 

    4 ． hEGF 在美容化妆品中的应用及其前景

    EGF 不仅具有促进皮肤和粘膜创伤的愈合、防治溃疡、消炎镇痛等方面的作用，而且能有效地促进和调节表皮细胞的生长、增殖。因此， EGF 对保护和疗养皮肤、粘膜具有十分独特的功效。除了用于各种医疗药品 ( 如：国家一类新药外用冻干鼠表皮生长因子，表皮生长因子滴眼液，外用冻干重组人表皮因子制剂等 ) 外， EGF 在护肤保健化妆品中也具有广泛的应用价值和市场前景。

 

    比天然内源 hEGF 相对价廉的基因重组 hEGF 更适合用于护肤美容化妆品中。添加了 hEGF( 添加量一般为 1ppm 至 100ppm) 的美容化妆品可促进皮肤新细胞的产生，同时增加其他内源性生长因子的含量，促进细胞分泌透明质酸和糖蛋白，合理调整皮肤结构，延缓皮肤衰老，减少皱纹，抑制粉刺和青春痘生长并具有增白等作用。研究还发现含 hEGF 美容化妆品能使受损皮肤快速修复，使皮肤青春光润，富有弹性。比如，含 hEGF 的保养护肤品 -- 酵素洁面乳的配方为：氢化羊毛酯 1 · 5 ％，甘油 6 ％，金楼梅提取液 6 ％，柠檬酸 0 ． 01 ％，增溶剂 0 ． 1 ％，香精 0 ． 1 ％， hEGF 粉末 0 ． 00001 ％，纯净水加至 100 ％。

 

    在重组的胞外分泌型高产量质粒表达 hEGF 技术的基础上，浙大生物工程所试开发了含重组 hEGF 的保养护肤化妆品和重组 hEGF 美容因子 ( 冻干粉 ) ，经应用试验表明产品在消除细小皱纹、预防皮肤老化、保持皮肤润泽、柔软与富有弹性等方面具有显著效果。另外，含 hEGF 的发用化妆品能刺激头皮血液循环，改善表皮供养源，防止头发干涩、枯黄与异常脱落。

 

    同时，研究发现 hEGF 与肽类化合物和透明质酸等保湿因子具有优良的正协同作用，因此在配制含 hEGF 化妆品中应考虑添加天然肽和透明质酸，起到保护 hEGF 生物活性、提高 hEGF 透渗性和有利皮肤吸收 hEGF 的作用。研究也表明， hEGF 应用量应控制合理范围，对表皮肿瘤及其引起的溃疡坏死患者禁用。药

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    由于 hEGF 是目前发现的热、酸稳定性最高的生物活性多肽之一【 6 】。因此 hEGF 半衰期较长，在我国国内美容化妆品市场快速增长的良好态势下，含 hEGF 美容化妆品具有广阔的市场潜量，由此引入生物美容的新观念与新时尚，引发美容化妆品行业的又一次革命。

 

 

参考文献

1 ． Cohen S ．． Purification of a nerve-growth promoting protein from mouse salivary gland and its

neurocytotoxic antiserum[J] ． Proc ． Nat ． Acad ． U.S.A. ， 1960 ， 46 ： 302 — 311 。

2 ． Cohen S.. Isolation of a mouse submaxillary gland protein accelerating incisor eruption and eyelld opening in the new-born animal[J] ． J ． Biol ． Chem ．， 1962 ， 237 ： 1555-1556 ．

3 ． Madnez J