二氢杨梅素：一种经鉴定具备人体皮肤年轻化活性的天然DNA甲基化抑制剂

一、引言

衰老是机体各项功能与适应能力随时间逐渐下降的过程，其中表观遗传调控异常被视为衰老的核心标志之一。DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰，与人体健康和疾病密切相关，由DNA甲基转移酶（DNMTs）催化完成：DNMT3A和DNMT3B在胚胎发育早期负责建立甲基化模式，而DNMT1则负责在细胞分裂中复制并维持这一模式，是维持基因组甲基化状态的关键酶。皮肤作为人体暴露于外界环境的最大器官，其衰老与DNA甲基化改变高度相关。已有研究建立了表皮DNA甲基化，能够通过甲基化状态准确预测个体的实际年龄，充分说明甲基化变化在皮肤衰老中的核心作用。健康生活方式，如防晒、戒烟、摄入抗氧化剂，可通过表观遗传调控改善皮肤状态。因此，适度抑制DNMT1、降低衰老相关的高甲基化、恢复基础表观遗传模式，成为筛选抗衰老成分的理想策略。二氢杨梅素（DHM）是一种黄酮类化合物，在传统药用植物（如藤茶）中含量丰富，已知具有抗氧化、抗炎、抗癌等多种功效。本研究首次发现，DHM能够抑制DNMT1、调节皮肤细胞的DNA甲基化、降低细胞的甲基化年龄、逆转因衰老而沉默的基因，在皮肤模型中表现出明确的年轻化效果，具有很高的化妆品应用潜力。

二、研究结果

2.1 二氢杨梅素被鉴定为天然小分子DNMT抑制剂

研究建立了一种基于重组人DNMT1酶的384孔高通量筛选体系（采用闪烁亲近法），对1800种天然产物和640种FDA批准药物进行了两轮重复筛选，两次结果的相关性为0.78。筛选发现，杨梅素和二氢杨梅素（DHM）均具有明显的DNMT1抑制活性。随后，三种高纯度（超过95%）的DHM提取物（分别来自藤茶和杨梅树皮）在独立的生化实验中均能显著抑制DNMT1，且抑制效果没有明显差异。综合考虑获取的难易程度、化学物理性质以及对人体安全性，本研究选择DHM进行后续实验，并首次证实DHM是一种DNMT1抑制剂。

图1 鉴定二氢杨梅素（DHM）作为DNMT抑制剂。

2.2 DHM 可诱导原代人角质形成细胞发生 DNA 低甲基化

本研究利用850K甲基化芯片对13株独立原代人角质形成细胞进行分析，这些细胞经最高耐受浓度的DHM处理后，共检测到101,067个差异甲基化位点。主成分分析显示，DHM处理组与对照组可被清晰区分。DHM诱导了温和但统计学上高度显著的全基因组低甲基化，该效应在除CpG岛及其岸区以外的所有基因组区域均表现显著。上述发现证实，DHM可在人体细胞中调控DNA甲基化，为其机制研究提供了直接证据。

图2 DHM可抑制原代人类角质形成细胞中的DNA甲基化。

2.3 DHM对角质形成细胞的表观遗传及遗传完整性无显著影响

过度的DNA甲基化丢失可能导致基因组不稳定并诱发细胞凋亡。为评估DHM的安全性，本研究检测了以下指标：DHM处理未改变LINE-1反转录转座子的甲基化水平；未增加γ-H2AX阳性细胞比例（γ-H2AX为DNA双链断裂的标志物）；也未激活Caspase 3/7（细胞凋亡的关键执行酶）。综上表明，DHM所引起的DNA甲基化调控作用较为温和，不具遗传毒性，且无促进细胞凋亡的风险。

图3 在角质形成细胞中DHM处理后未见关键表观遗传学变化的证据。

2.4 DHM处理未在角质形成细胞中引发关键表观遗传学改变

表皮DNA甲基化年龄与视觉评估的皮肤年龄呈正相关，与皮肤弹性呈负相关，且这种关联独立于实际年龄，说明甲基化年龄能够准确反映皮肤的衰老表型。本研究采用三种甲基化模型对经DHM处理的角质形成细胞进行分析：皮肤血液信号显示，DHM处理使细胞生物学年龄降低1.86年；自建的人表皮信号模型显示，生物学年龄降低2.03年；皱纹预测模型显示，预测的皱纹等级下降，相当于延缓皱纹累积约3.7年。

图4 DHM可降低DNA甲基化年龄及预测皱纹等级变化情况。

2.5 DHM 在体内水平对皮肤衰老表型及其功能的影响

体外毒理学实验（包括光毒性检测）表明，DHM在使用浓度下无细胞毒性，其分子量为320.25，logP值为1.23，符合皮肤渗透的基本要求。综合评估确认，人体皮肤外用0.15%浓度的DHM是安全的。在体内甲基化调控方面，30名女性背部皮肤经DHM处理2周并接受紫外线衰老刺激后，表皮甲基化分析显示：在12,444个与衰老相关的甲基化位点中，超过95%发生了向年轻表皮模式的逆转。在体内基因表达激活方面，19名50至65岁女性前臂皮肤经DHM外用处理8周后，34个因衰老而沉默的基因全部被重新激活，其中多个基因与皱纹形成直接相关。在三维皮肤模型功能改善方面，取自老年供体的皮肤模型呈现出表皮明显变薄这一典型衰老表型；DHM处理后，表皮厚度显著增加，结构更接近年轻状态。此外，经DHM预处理的角质形成细胞上清液可显著促进成纤维细胞增殖，改善衰老相关的成纤维细胞增殖能力下降。研究证实，DHM在分子调控与功能改善两个层面均表现出明确的皮肤年轻化作用。

图5 DHM在体内水平对皮肤衰老表型及其功能的影响。

三、结论

天然产物是筛选抗衰老活性成分的重要来源，而表观遗传调控已被证实为延缓甚至逆转衰老的关键策略之一。本研究从天然产物中筛选出二氢杨梅素（DHM），并首次揭示其表观遗传抗衰老机制：DHM可直接抑制DNMT1活性，温和调控DNA甲基化水平；降低皮肤细胞的甲基化年龄，实现细胞层面的年轻化；在体内逆转与衰老相关的甲基化改变及基因沉默；在功能上改善表皮萎缩，并促进成纤维细胞增殖。与临床常用的去甲基化药物（如氮胞苷）相比，DHM对甲基化的调控作用更为温和，安全性更高，且人体耐受性良好（例如藤茶中DHM含量较高，长期饮用已被证实安全），因此更适合应用于化妆品及保健食品领域。本研究为DHM在抗衰老护肤品及口服抗衰产品中的应用提供了高质量的临床前证据，未来可进一步探索其在全身抗衰老及联合用药方案中的潜力。综上所述，本研究首次证实DHM是一种天然DNMT1抑制剂，通过温和调控DNA甲基化模式，降低皮肤细胞生物学年龄，逆转衰老相关基因沉默，并改善表皮萎缩，从而实现人体皮肤的年轻化。DHM具有明确的作用机制和良好的安全性，是一种极具应用前景的皮肤抗衰老活性成分。

参考文献：Falckenhayn C, Bienkowska A, Söhle J, et al. Identification of dihydromyricetin as a natural DNA methylation inhibitor with rejuvenating activity in human skin[J]. Front Aging, 2024, 4: 1258184.