来源于耐辐射奇球菌的微生物胞外多糖 DeinoPol-BRD125 对表皮水合与屏障修复的皮肤保护作用

《Dermatologic Therapy》：Skin-Protective Effects of DeinoPol-BRD125, a Microbial Exopolysaccharide From Deinococcus radiodurans, on Epidermal Hydration and Barrier Recovery

　　

耐辐射奇球菌（Deinococcus radiodurans）是一种以对环境应激具有超常抵抗力而闻名的极端微生物（extremophile bacterium），其部分保护作用由胞外多糖（exopolysaccharide, EPS）DeinoPol 介导。来源于高产菌株的 DeinoPol-BRD125 具有显著的抗氧化和细胞保护特性，但其在皮肤病学中的相关性仍然缺乏系统研究。本研究旨在通过整合细胞实验与临床评价，考察 DeinoPol-BRD125 的皮肤保护潜力。研究人员采用人角质形成细胞（HaCaT）评估其对 UVB 诱导氧化应激的细胞保护作用，以及其通过 Toll 样受体2（toll-like receptor 2, TLR2）激活对保湿、屏障及先天免疫相关基因的调控作用。研究进一步开展了两项随机、分侧（split-site）临床研究，在局部外用 0.2% DeinoPol-BRD125 制剂后，评价表皮水合、屏障修复以及机械刺激后红斑的改善情况。结果显示，DeinoPol-BRD125 显著减轻了 UVB 诱导的活性氧（reactive oxygen species, ROS）积累，并提高了角质形成细胞存活率。该物质显著上调了与水合相关的基因（AQP3、HAS3）、与屏障完整性相关的基因（Loricrin、CerS3）以及与先天免疫相关的基因（DEFB1、DEFB2），并与 TLR2 信号的选择性激活相关。临床上，与安慰剂相比，外用 DeinoPol-BRD125 在 4 周内显著增强皮肤水合，并在机械刺激后明显加快经表皮水分丢失（transepidermal water loss, TEWL）的恢复以及红斑消退。DeinoPol-BRD125 是一种具有生物活性的微生物多糖，可通过抗氧化、免疫和结构调控等协同机制增强表皮水合、强化屏障功能并促进皮肤刺激后的恢复。这些发现提示，DeinoPol-BRD125 是一种有前景的皮肤药妆（dermocosmetic）活性成分，可用于改善皮肤韧性和维持表皮稳态。

该文发表于《Dermatologic Therapy》，围绕一种来源于耐辐射奇球菌（Deinococcus radiodurans）的胞外多糖 DeinoPol-BRD125 展开，重点评估其在皮肤保湿、屏障修复及刺激后恢复中的应用潜力。研究背景在于，皮肤持续暴露于紫外线、干燥、污染物及机械摩擦等环境应激之下，易出现氧化损伤、炎症反应、水分流失和屏障受损，进而导致敏感、泛红、弹性下降和稳态失衡。尽管已有研究表明 DeinoPol-BRD125 具备较强的抗氧化和抗辐射损伤能力，但其是否能够作用于皮肤、尤其是否能在分子层面改善角质形成细胞功能并在人体层面带来可测量的护肤获益，原文此前尚缺乏明确证据。因此，开展这项研究的核心目的，是在细胞和人体两个层面验证这种微生物来源生物活性多糖是否能够增强皮肤韧性，并建立其作为皮肤药妆成分的依据。

研究人员首先从 D. radiodurans BRD125 高产株中纯化获得 DeinoPol-BRD125，并在体外使用人永生化角质形成细胞 HaCaT 评价其生物学效应。研究显示，该多糖能够减轻 UVB 所致氧化应激，降低细胞内 ROS 积累，并提高辐照后角质形成细胞存活率。在机制层面，DeinoPol-BRD125 选择性激活 Toll 样受体2（TLR2），而非 TLR4，并进一步上调与表皮水合、屏障结构和先天免疫相关的一系列基因表达，包括水通道蛋白3（AQP3，参与水分转运）、透明质酸合酶3（HAS3，参与透明质酸合成）、Loricrin（角质层包膜结构蛋白）、神经酰胺合酶3（CerS3，参与超长链神经酰胺生成）、β-防御素1（DEFB1）和 β-防御素2（DEFB2）。在临床层面，两项随机分侧人体试验进一步证明，含 0.2% DeinoPol-BRD125 的外用乳膏可显著提升表皮水合水平，并在胶带剥脱造成的机械性刺激后加速经表皮水分丢失恢复与红斑消退。整体而言，论文得出的核心结论是：DeinoPol-BRD125 并非单纯物理性保湿聚合物，而是一种具有抗氧化、免疫调节和结构强化协同作用的活性微生物多糖，可增强表皮稳态与皮肤耐受力。这一结论的重要意义在于，为极端微生物来源生物材料在皮肤药妆中的应用提供了转化研究证据，也为开发兼具保湿、修护和舒缓功能的新型活性成分提供了实验基础。

研究采用的主要技术方法可概括为以下几类。其一，体外细胞学实验：在 HaCaT 细胞中建立 UVB（100?mJ/cm²）诱导氧化应激模型，采用 CCK-8 法检测细胞活力，并以 H₂DCFH-DA 荧光法测定胞内 ROS。其二，受体激活与分子表达分析：利用 CHO/CD14/TLR2 与 CHO/CD14/TLR4 报告细胞检测 TLR2/TLR4 激活情况，并采用 qRT-PCR 分析 AQP3、HAS3、LOR、CerS3、DEFB1、DEFB2 等基因表达。其三，人体功效评价：在韩国皮肤科研究机构纳入两组各 21 名健康受试者，开展随机盲法分侧临床试验，分别通过 Corneometer、Tewameter 和 Chromameter 测定皮肤水合、TEWL 和红斑 a 值，以评价 0.2% DeinoPol-BRD125 乳膏的保湿、屏障修复与舒缓效果。

在结果部分，论文按照不同实验模块依次展开。

3.1. Protective Effects of DeinoPol-BRD125 Against UVB-Induced Oxidative Stress in HaCaT Keratinocytes
这一部分通过 UVB 诱导的 HaCaT 氧化应激模型，证明 DeinoPol-BRD125 具有明确的细胞保护和抗氧化作用。UVB 照射显著降低细胞存活率，而在照射前给予 DeinoPol-BRD125 预处理后，各浓度组均呈现不同程度的细胞存活改善，其中 3.125?μg/mL 作用最强。进一步通过 ROS 检测发现，UVB 可使细胞内 ROS 明显升高，而 DeinoPol-BRD125 可浓度依赖性抑制 ROS 积累，在 3.125?μg/mL 时 ROS 降幅尤为明显。该部分结论是，DeinoPol-BRD125 对 UVB 相关氧化损伤具有保护作用，且这种保护与其清除 ROS 的能力相一致。

3.2. DeinoPol-BRD125 Selectively Activates TLR2 Signaling
这一部分使用受体报告细胞阐明 DeinoPol-BRD125 的免疫识别特征。结果显示，D. radiodurans 及其纯化 EPS 均表现出对 TLR2 的选择性激活，而对 TLR4 几乎无激活作用。DeinoPol-BRD125 对 TLR2 的激活呈剂量依赖性，且高剂量时接近阳性激动剂水平。该部分说明，DeinoPol-BRD125 并非惰性成分，而是能够与上皮细胞相关先天免疫感知通路发生特异性相互作用，其后续生物学效应可能与 TLR2-NF-κB 相关调控有关。

3.3. DeinoPol-BRD125 Enhances Hydration, Barrier, and Innate Immune Gene Expression in Keratinocytes
这一部分从转录水平说明 DeinoPol-BRD125 对角质形成细胞基础稳态的调节能力。无 UV 刺激条件下，DeinoPol-BRD125 可随时间上调水合相关基因 AQP3、HAS3，提示其能够增强水分转运与透明质酸合成潜力；同时明显上调 LOR 和 CerS3，表明其有助于角质层包膜强化和神经酰胺生物合成；此外，DEFB1 与 DEFB2 的增加提示其还能提升先天免疫准备状态。在 UV 应激恢复阶段，DeinoPol-BRD125 对上述基因也呈促进恢复或持续上调作用，尤其对 UV 抑制后的 AQP3 恢复及 CerS3 持续表达具有较明显支持作用。该部分结论是，DeinoPol-BRD125 能同步增强保湿、屏障和先天免疫三个关键维度，使角质形成细胞维持更具韧性的基础状态。

3.4. Topical Application of DeinoPol-BRD125 Significantly Improves Epidermal Hydration in Human Subjects
这一部分通过 4 周人体分侧研究验证其保湿功效。受试者在鼻唇沟两侧分别使用 0.2% DeinoPol-BRD125 乳膏和安慰剂乳膏，每日 2 次。Corneometer 检测显示，DeinoPol-BRD125 处理侧在第 2 周和第 4 周的水合值均较基线显著升高，且提升幅度显著优于安慰剂。原文数据显示，DeinoPol-BRD125 侧从基线 43.02?±?10.71?A.U. 增加至第 4 周 58.12?±?10.26?A.U.，增幅达 39.26%。这一临床结果与细胞实验中 AQP3 和 HAS3 上调相呼应，说明其保湿效应不仅是短暂表面作用，更可能与表皮内源性水合调控增强有关。

3.5. DeinoPol-BRD125 Enhances Barrier Recovery and Reduces Erythema Following Mechanical Stress–Induced Skin Irritation
这一部分通过机械性刺激后恢复模型评价其修护与舒缓作用。研究人员在前臂采用标准化胶带剥脱诱导急性屏障损伤，并在双侧分别外用试验乳膏和安慰剂，持续 48?h。TEWL 结果显示，DeinoPol-BRD125 处理侧在 24?h 和 48?h 的水分丢失恢复显著优于安慰剂，提示其可更快修复屏障功能。红斑 a 值测定也显示，该处理侧红斑下降更快，48?h 时改善更加明显。该部分结论是，DeinoPol-BRD125 不仅能改善静息状态下的保湿，还能在受刺激、屏障受损状态下促进功能恢复并缓解泛红。

讨论部分的核心在于将体外机制与人体结果进行整合。作者指出，本研究首次提供了 DeinoPol-BRD125 外用后具有实际皮肤功效的转化证据。不同于许多仅表现为一般抗氧化或抗炎特性的微生物 EPS，DeinoPol-BRD125 的特点在于其显著激活 TLR2，由此可将角质形成细胞中的受体感知、保湿相关基因表达、屏障结构强化和先天免疫准备联系起来。作者认为，这种机制可较好解释临床上观察到的水合改善、TEWL 更快恢复及红斑更快消退。论文同时强调，CerS3 上调可能与屏障修复密切相关，因为 CerS3 参与超长链神经酰胺合成，而神经酰胺是角质层脂质屏障的重要组成。不过，作者也明确指出，本研究并未直接检测人体角质层神经酰胺组成，也未在临床皮肤样本中直接验证体外所见分子通路，因此机制联系目前仍属推断性关联而非直接证明。文章还提出，未来应在离体皮肤、重建表皮或屏障受损患者中开展进一步研究，并关注长期外用时 TLR2 激活相关的免疫安全性问题。

研究结论部分可译为：综上所述，本研究结果表明，DeinoPol-BRD125 是一种具有生物活性的胞外多糖（EPS），可通过抗氧化、先天免疫调控和结构性调节等协同机制增强皮肤水合、强化表皮屏障完整性，并加速机械刺激及 UV 诱导刺激后的恢复。通过将角质形成细胞中与 TLR2 相关的分子反应及屏障、保湿相关基因上调，与临床上可测量的水合、经表皮水分丢失（TEWL）和红斑改善相联系，本研究为支持 DeinoPol-BRD125 作为一种有前景的皮肤药妆活性成分提供了较为稳健的转化研究框架。尽管仍需进一步开展离体及患者研究以更充分阐明其机制通路，DeinoPol-BRD125 已显示出作为微生物来源生物材料、用于增强皮肤韧性和维持表皮稳态的明确潜力。