紫红红毛藻（Porphyridium purpureum）粗多糖通过抑制PAR-2/Ca2+/NFAT1/TSLP通路缓解PM2.5诱导的皮肤瘙痒及屏障损伤的机制研究

本研究聚焦PM2.5暴露引发的皮肤毒性问题，通过探究紫红红毛藻粗多糖（PPS）对HaCaT细胞模型的作用，发现PPS可显著抑制PAR-2受体激活，降低Ca2+信号及TSLP释放，并促进屏障蛋白（FLG、INV、LOR）表达，为开发抗污染源性皮肤损伤的天然策略提供理论依据。

　　

随着城市化进程不断加快和工业活动日益频繁，大气中细颗粒物（PM_2.5）污染已成为全球性的环境与健康问题。这些直径小于2.5微米的颗粒物不仅通过呼吸系统进入人体，还能沉积于水体并通过皮肤接触渗透，显著增加人体暴露风险。近年研究表明，PM_2.5与多种皮肤疾病的发生和加重密切相关，如特应性皮炎（Atopic Dermatitis, AD）、痤疮和银屑病等，尤其以伴随剧烈瘙痒和皮肤屏障损伤的AD最为常见。

PM_2.5诱导皮肤病变的机制复杂，涉及多种细胞死亡方式（如凋亡、坏死、焦亡等）和炎症信号通路的异常激活。其中，蛋白酶激活受体2（Protease-Activated Receptor 2, PAR-2）作为G蛋白偶联受体家族成员，在皮肤瘙痒信号传递中扮演关键角色。PAR-2的激活会进一步导致钙离子（Ca²⁺）内流、转录因子NFAT1核转位以及胸腺基质淋巴细胞生成素（Thymic Stromal Lymphopoietin, TSLP）等致痒因子的释放，最终引起神经免疫反应和瘙痒行为。

目前，尽管已有一些化学药物可用于缓解PM_2.5相关皮肤症状，但长期使用可能带来副作用，且多数药物仅针对单一靶点。因此，开发多靶点、高效且生态安全的天然制剂已成为当前研究热点。海藻来源多糖因其良好的生物相容性、低毒性和多样的生物活性（如抗病毒、抗氧化、抗炎等）受到广泛关注。其中，紫红红毛藻（Porphyridium purpureum）所产多糖在以往研究中显示出显著的抗氧化和抗炎潜力，但其在对抗PM_2.5诱导皮肤损伤方面的具体机制尚不明确。

为此，研究人员在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表论文，系统探讨了紫红红毛藻粗多糖（PPS）对PM_2.5刺激下人永生化角质形成细胞（HaCaT）模型的影响，重点从分子信号通路、细胞功能修复和安全性等多角度评估其应用潜力。

为开展本研究，团队运用了多糖提取与组分分析（包括GPC分子量测定和GC-MS单糖组成分析）、细胞毒性检测（CCK-8法）、实时荧光定量PCR（qRT-PCR）和蛋白质免疫印迹（Western Blot）分析基因与蛋白表达、ELISA检测细胞因子释放、钙离子荧光探针Flow cytometry分析、免疫荧光观察蛋白定位与转移，以及鸡胚尿囊膜实验和溶血试验评价生物安全性。实验所用PM_2.5样本为环境采集标准品，HaCaT细胞购自中国科学院细胞库。

2.1. 紫红红毛藻粗多糖的化学表征

通过GPC和GC-MS分析表明，该粗多糖总含量为38.88%，重均分子量为6.843×10⁴ Da，主要由甘露糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖和岩藻糖组成。这一组成特征为其保湿和抗炎活性奠定了基础。

2.2. 建立PM_2.5诱导皮肤瘙痒的细胞模型

通过显微镜观察、CCK-8细胞活性检测及TSLP的ELISA测定，最终确定以50 μg/mL PM_2.5刺激HaCaT细胞12 h作为后续实验条件，该条件下细胞存活率保持在80%以上且TSLP释放显著上升。

2.3. 紫红红毛藻粗多糖对皮肤瘙痒的影响

2.3.1. 对HaCaT细胞和鸡胚的安全性

细胞实验显示，PPS在浓度≤500 μg/mL时细胞存活率超过90%。鸡胚尿囊膜试验中PPS表现无刺激性（IS＜1），溶血率极低（最高仅0.45%），表明其具有良好的生物安全性。

2.3.2. 对TSLP和PAR-2的调控作用

ELISA与qPCR结果显示，PPS以浓度依赖方式降低TSLP的释放和mRNA表达，并显著抑制PAR-2 mRNA水平。Western Blot进一步表明，中高浓度PPS（100~200 μg/mL）可降低钙释放激活钙调制蛋白1（ORAI1）的表达。

2.3.3. 对Ca²⁺荧光强度及NFAT核质转位的影响

流式细胞术显示，200 μg/mL PPS处理使Ca²⁺荧光强度抑制率达61.2%。免疫荧光实验表明，PPS有效阻断了NFAT1蛋白从胞核向胞质的转位，证实其通过钙信号通路抑制下游痒觉信号传递。

2.3.4. 对皮肤屏障相关蛋白表达的促进

PM_2.5刺激导致表皮屏障蛋白（包括丝聚蛋白FLG、内披蛋白INV和兜甲蛋白LOR）表达下降，而PPS处理则浓度依赖性地提升这些蛋白的表达水平，有助于恢复皮肤屏障完整性。

2.3.5. 细胞划痕、乳酸脱氢酶及溶血实验

划痕实验显示PPS可促进人皮肤成纤维细胞（HSF）的迁移。LDH实验说明PPS能减轻PM_2.5引起的细胞损伤。溶血率远低于阳性对照，再次证实其温和特性。

2.3.6. 与常见抗炎剂的IL-1β抑制率比较

PPS对IL-1β释放的抑制率接近100%，效果显著优于尿囊素、甘草酸二钾和烟酰胺等常用抗炎成分，突显其强效抗炎潜力。

讨论与结论

本研究系统阐释了PPS通过多重机制缓解PM_2.5皮肤毒性的作用：一方面，它抑制PAR-2受体活化，阻断Ca²⁺-ORAI1信号，减少NFAT1核转位及TSLP转录与释放，从而减轻瘙痒；另一方面，PPS上调FLG、INV、LOR等屏障蛋白表达，加速细胞迁移，降低LDH释放，实现皮肤屏障修复。

其分子结构特征（如含糖醛酸和多种羟基的单糖组成）赋予其优良的水合能力、膜形成能力和抗炎活性，进一步支持其在护肤及临床中的应用潜力。与已知抗炎药物相比，PPS在抑制IL-1β等关键炎症因子方面表现更为出色。

尽管当前研究仍局限于细胞层面，长期效应及人体应用尚需进一步验证，但这项工作为开发以藻类多糖为基础的生态安全型皮肤保护剂提供了坚实的理论依据和实验支持，尤其对于高污染环境中的皮肤健康防护具有重要现实意义。