利用原位X射线散射研究神经酰胺E与海藻糖的相互作用-应用化学.PDF

第２７卷 第１０期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．１０ ２０１０年１０月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｏｃｔ．２０１０ 利用原位Ｘ射线散射研究神经酰胺Ｅ与海藻糖的相互作用 王寅宁　赵佰金　李良彬 （中国科学技术大学国家同步辐射实验室，核科学与技术学院　合肥２３００２９） 摘　要　海藻糖和神经酰胺在皮肤保湿中具有重要作用。利用原位Ｘ射线散射设备，研究了在干燥和升降温 过程中海藻糖与神经酰胺之间的分子相互作用。结果表明，在海藻糖的存在下，神经酰胺Ｅ与细胞膜脂分子 一样难以失水而延缓了结晶过程。反之，神经酰胺也抑制了海藻糖在干燥过程中结晶，从而延缓了水分挥发。 此外，在海藻糖的存在下，冷冻干燥的神经酰胺乳液样品加热至１０５℃再降至室温，形成了皮肤中广泛存在的 正交晶相和液晶相共存的结构，很好地模拟了皮肤细胞间脂层的相结构。发现海藻糖代替了角质层中的其它 成分，保护神经酰胺分子以真实皮肤中的方式排列。 关键词　海藻糖，神经酰胺，Ｘ射线散射，皮肤 中图分类号：Ｏ６４８．１　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１０）１０１１４９０７ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１０．９０８７８ 神经酰胺是人体皮肤最外层角质层的重要成分，保护皮肤免受外部侵害。正常皮肤的角质层包括 ［１］ 角化细胞和细胞间脂层。前者是皮肤的物理屏障，而后者是皮肤的渗透屏障 。细胞间脂层的主要成 ［２３］ 分有 神经酰胺（４５％～５０％）、胆固醇（２０％～２５％）和脂肪酸（１０％～１５％）。其中神经酰胺还包含 ［４５］ 众多亚类，如人体中就含有９种不同亚类 ，在维持角质层的渗透平衡中尤其重要。此外，脂分子的组 织方式对于皮肤的渗透障碍同样具有重要作用。 ［６７］ ［８］ 采用Ｘ射线衍射 和电子衍射 对皮肤角质层进行检测表明，皮肤中基本存在３种晶型：液晶、 六方晶和正交晶。正交晶型的存在说明在角质层中脂分子以非常紧密的方式排列，保证了皮肤的障碍 作用。而液晶相的存在保证了皮肤具有足够的柔韧性。 随着季节变化或者年龄的增加，人类角质层中的神经酰胺种类发生改变，脂总量减少［９］，随着神经 酰胺流失，皮肤失水干燥，出现干裂和皱纹等现象。因此，需要从优质化妆品中补充神经酰胺。 海藻糖具有显著的保湿作用，它是由２个葡萄糖通过 糖苷键连接形成的天然二糖分子。它在有 α 机体脱水生活（在极端条件下动植物仍能维持较长时间存活的状态）中起着重要的作用［１０１２］。海藻糖 对有机体保护的机理主要有以下３种假说：１）“水代替”假说，认为一些亲水性分子代替水分子通过氢 ［１３］ 键与大分子相互作用而起到保护作用 ；２）“锁水”假说，认为海藻糖的存在可以聚集并把关键水分子 ［１４］ 锁在脂分子周围，从而保护膜结构的完整性 ；３）“玻璃态”假说，认为在脱水的情况下细胞内积累的 ［１５］ 非还原性糖类形成一种玻璃态，从而固定细胞膜及大分子物质免受损伤 。 目前海藻糖已广泛应用于生物、医药和食品等各个领域中［１６－１８］。此外，还作为优良的保湿成分用 于优质化妆品中。海藻糖作为化妆品的成分之一时，与之作用的物质主要是神经酰胺，阐明这二者之间 的作用机理以及它与磷脂间相互作用的分子机理对制备会有这二者的化妆品及其与皮肤的作用具有指 导意义。 Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）可以直接解读分子的排列方式，常被用来研究脂分子的组织。但绝大多数的研 究均集中在对细胞膜脂分子的研究上。Ｂｏｕｗｓｔｒａ等［１９２０］用ＸＲＤ研究了角质层的结构及其在皮