氧化锌纳米粒子（ZnONPs）由于其美白特性和强紫外线吸收能力，被广泛用于个人化妆品，然而其起皮肤毒性的安全问题和危害尚不清楚。来自台湾省中国医药大学的研究人员揭示了ZnONPs和紫外线在诱导的皮肤毒性中的NLRP3炎症小体依赖性细胞焦亡、自噬和外泌体机制，并揭示了紫檀芪抗皮肤损伤的作用。该研究发表于Particle and Fibre Toxicology杂志上。纳米技术的广泛应用，尤其是在治疗和化妆品行业，大大增加了纳米材料的生物安全问题。氧化锌纳米粒子 (ZnONPs) 因其美白特性和紫外线 (UV) 吸收能力而被广泛用于个人化妆品中，例如护肤霜和防晒霜。然而，关于使用 ZnONPs 的安全性问题一直存在争议，ZnONPs 可被皮肤吸收并引起皮肤毒性。一些研究表明，ZnONPs 可能并不会穿透皮肤。例如，局部应用的ZnONP不会穿透志愿者的完整表皮或屏障受损的皮肤，并且没有表现出有害影响。然而另有研究认为，虽然局部应用的ZnONP不会穿透表皮，但它们的水解会增加角质层中锌离子的水平，然后在表皮中积累，当引入全身循环时，锌离子可能会引起毒性。另一方面，有报道表明ZnONP在某些情况下可以穿透皮肤，例如 UVB 损伤和过敏性皮肤模型。因此，受损的角质层可能使ZnONPs接触角质形成细胞，从而导致潜在的危险和毒理学后果。众所周知，由ZnONPs引起的毒性主要由光激发下活性氧 (ROS) 介导，过量的ROS产生可能会损害线粒体，从而导致炎症小体激活和细胞死亡。炎症小体被认为是先天免疫反应的关键参与者，其中最具特征的途径是NLRP3炎症小体。NLRP3的激活可导致caspase-1依赖性分泌白细胞介素-1β (IL-1β) 和IL-18，从而引发炎症相关细胞死亡过程，称为细胞焦亡。事实上，细胞焦亡是溶解性程序性细胞死亡的一种快速和炎症形式。迄今为止，gasdermin D (GSDMD) 已被确定为细胞焦亡的关键介质。当活化的caspase-1切割GSDMD时，首先引发细胞焦亡引起的细胞死亡，以前从未报道过ZnONPs 诱导细胞焦亡。因此，研究人员试图确定NLRP3的激活和由此产生的细胞焦亡是否与ZnONP 诱导的角质形成细胞死亡有关。炎症小体和自噬是依赖溶酶体的分解代谢过程，用于降解蛋白质和细胞器，是一个新兴研究领域的焦点，这对于理解包括皮肤疾病在内的各种病理状况很重要。越来越多的报道表明，NP可以诱导自噬激活，激活的自噬具有细胞防御和细胞毒性的双重作用。尽管自噬通常在细胞存活中起着至关重要的作用，但自噬功能障碍，即细胞未能激活溶酶体降解途径的现象，已被证明是多种纳米材料和生物模型的毒性途径。此外，自噬还通过抑制NLRP3炎性体来减轻炎症的能力。因此，自噬功能障碍导致受损细胞器的积累并增强ROS的产生和NLRP3复合物的组装，并且可能是调节ZnONP诱导的炎症和细胞毒性作用的新机制。关于炎症小体和自噬之间的联系，外泌体可能在诸如ZnONPs暴露等应激条件下充当桥梁。然而，详细的机制仍不清楚。自噬和外泌体释放都用于消除不需要的蛋白质。此外，炎症小体还可以作为外泌体分泌蛋白质的调节剂，在细胞暴露于危险信号时提醒和引导邻近细胞。此外，炎症小体衍生的外泌体优先被邻近的免疫细胞吸收，导致NLRP3组装和caspase-1/IL-1β加工并引发细胞焦亡。因此，外泌体可以通过介导炎性体和自噬对疾病产生重要影响。从化学预防的角度来看，据报道，局部应用紫檀芪 (pterostilbene，PT)，一种天然植物来源抗毒素，可有效保护裸鼠免受UVB引起的皮肤损伤。PT的抗氧化和抗炎活性被认为是其预防皮肤病的基础。研究还表明，由于其自噬诱导作用，PT在许多疾病中具有治疗作用。例如，PT可以通过自噬抑制TGF-β介导的NLRP3炎症小体激活，从而有效预防慢性肾脏病 (CKD)。因此，在单独使用ZnONP或与UVB联合处理的体外角质形成细胞和体内小鼠皮肤中，研究PT的可能影响。 研究人员发现，UVB和ZnONPs的共同作用在角质形成细胞中引起NLRP3炎性体激活和焦亡。此外，暴露于UVB和ZnONPs也会破坏细胞自噬，从而增加细胞外泌体的释放。体内UVB和 ZnONPs暴露会引发皮肤毒性，表现为组织学损伤、皮肤厚度和经皮水分流失增加。值得注意的是，NLRP3炎症小体介导的细胞焦亡也在药物暴露期间被激活。PT的局部应用通过降低ROS生成和线粒体ROS (mtROS) 水平来减弱NLRP3炎性体激活和细胞焦亡。除了抗氧化作用外，PT还通过恢复正常的自噬通量和减少负载NLRP3炎性体的外泌体释放来逆转自噬异常。该研究结果表明，ZnONPs与UVB暴露共同引起皮肤损伤。这一过程涉及炎症小体、细胞焦亡、自噬功能障碍和外泌体在皮肤毒性中的相互作用。PT通过调节炎症小体-自噬-外泌体途径来减轻皮肤炎症，这一发现在进一步评估ZnONPs对化妆品应用的影响时可能被证明是有价值的。 参考文献：Skin damage induced by zinc oxide nanoparticles combined with UVB ismediated by activating cell pyroptosis via the NLRP3inflammasome-autophagy-exosomal pathway. Part Fibre Toxicol. 2022 Jan5;19(1):2.外泌体资讯网 PartFibre Toxicol：氧化锌纳米颗粒与UVB联合通过外泌体途径激活细胞焦亡诱导皮肤损伤
