植物精油靶向 TRPV3 促进皮肤更新的机制揭秘：结构与功能的深度解析

在皮肤护理中，植物精油作用机制不明。为解决此问题，研究人员开展植物精油对皮肤作用的研究，发现香茅醛等可激活角质形成细胞的 TRPV3 通道促进皮肤更新，明确了其分子机制，为皮肤健康护理提供理论依据。

　　在日常生活中，人们都希望拥有健康、有活力的皮肤。皮肤作为人体的第一道防线，不仅能保护内部组织免受外界侵害，还与我们的情绪和社交生活息息相关。植物精油因其天然的特性，被广泛应用于皮肤护理领域，像是添加在护肤品中用于保湿、舒缓肌肤等。然而，长期以来，植物精油发挥作用的分子靶点和具体机制却如同迷雾一般，让科研人员困惑不已。为了揭开这层神秘的面纱，武汉大学的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。

研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞和动物实验方面，通过培养小鼠表皮角质形成细胞和多种细胞系，以及使用野生型和 Trpv3 基因敲除小鼠进行实验。利用钙成像技术，能够直观观察细胞内钙离子浓度变化；借助电生理记录手段，精确测定离子通道电流，以此来探究相关分子机制。在结构研究上，采用冷冻电镜（cryo-EM）技术，解析蛋白质 - 配体复合物的结构，从微观层面揭示分子间的相互作用。

研究结果如下：

1. 香茅醛促进皮肤更新并激活角质形成细胞 TRPV3：研究人员将 1% 香茅醛精油局部涂抹于小鼠脱毛后的背部皮肤，3 周后发现，与对照组相比，香茅醛处理组小鼠的表皮厚度显著增加，且角质层蛋白 14（keratin14）层厚度也明显上升，这表明香茅醛能促进皮肤更新。进一步研究发现，香茅醛可作为 TRPV3 的选择性激动剂，在体外实验中，它能诱导分离的角质形成细胞内钙离子浓度显著增加，并引发剂量依赖性的内向电流。通过一系列实验证实，香茅醛选择性激活 TRPV3 通道，刺激皮肤再生。
2. TRPV3 缺失削弱香茅醛对皮肤更新的作用：利用 Trpv3 基因敲除小鼠进行实验，结果显示，与野生型小鼠相比，Trpv3 基因敲除小鼠的角质形成细胞对香茅醛刺激失去反应，无论是细胞内钙离子浓度变化还是电流响应都消失。同时，在 Trpv3 基因敲除小鼠中，香茅醛处理后，皮肤的表皮和真皮厚度以及 keratin14 和 keratin10 的表达均无明显差异。这充分验证了香茅醛是通过靶向 TRPV3 通道来促进皮肤更新的。
3. 香茅醛通过激活 TRPV3 促进人角质形成细胞系增殖：在人永生化角质形成细胞（HaCaT）实验中，香茅醛同样能诱导细胞内钙离子浓度增加，并激活人 TRPV3（hTRPV3）通道，且这种激活作用具有剂量依赖性。在一定浓度范围内（0.2 - 0.5mM），香茅醛能促进 HaCaT 细胞增殖，然而，当浓度超过 1mM 时则会抑制细胞增殖。进一步研究表明，香茅醛诱导的细胞增殖是通过 TRPV3 通道介导的钙离子内流和表皮生长因子受体（EGFR）信号通路实现的。
4. 香茅醛通过结合香草酸位点激活 TRPV3：研究人员运用 cryo-EM 技术，成功解析了 TRPV3 - 香茅醛复合物的结构。发现香茅醛分子能精确地结合在 TRPV3 的香草酸位点，通过范德华力和疏水相互作用稳定结合。对结合口袋中关键氨基酸残基进行突变后，TRPV3 对香茅醛的响应明显减弱，这表明香茅醛确实是通过结合香草酸位点来激活 TRPV3 的。
5. 单萜烯类化合物通过结合香草酸位点激活 TRPV3 促进皮肤更新：选取与香茅醛分子结构相似的柠檬醛、芳樟醇和异二氢辣薄荷醇进行研究，发现它们也能激活 hTRPV3 通道，且在小鼠实验中，这些化合物能增加野生型小鼠的表皮厚度和 keratin14 层厚度，但对 Trpv3 基因敲除小鼠无此作用。cryo-EM 结构分析显示，这些化合物都能直接与 TRPV3 的香草酸位点相互作用，不过结合方式存在差异。
6. 单萜烯类化合物竞争性置换内源性脂质，诱导 TRPV3 构象重排：研究发现，在 TRPV3 的 apo 状态下，香草酸位点存在内源性脂质棕榈酰油酰磷脂酰胆碱（POPC）。而单萜烯类化合物能竞争性地将 POPC 从香草酸位点置换出来，导致 TRPV3 发生构象变化，使通道打开。例如，构建 Q695L 和 Q695R 突变体进行研究，发现破坏或增强 TRPV3 与 POPC 的相互作用，会分别增加或降低单萜烯类化合物激活 TRPV3 的能力。

研究结论和讨论部分指出，该研究明确了 TRPV3 是香茅醛、芳樟醇、柠檬醛和异二氢辣薄荷醇等单萜烯类化合物促进皮肤更新的分子靶点，揭示了植物精油激活 TRPV3 的结构基础和分子机制。虽然植物精油在皮肤修复和抗衰方面早有应用，但具体机制一直不明。此研究表明，适度激活 TRPV3 对皮肤健康有益，不同浓度的香茅醛对皮肤的作用不同。此外，研究还发现了 TRPV3 激活后可能涉及的下游信号通路，如 TGF-α/EGFR、TGF-β 等，为进一步研究皮肤生理调控机制提供了重要线索。同时，对 TRPV3 香草酸位点的研究，为理解脂质、配体和通道之间的相互作用提供了框架，为开发靶向 TRPV3 的皮肤护理产品和药物奠定了理论基础 。