GHK三肽的最新研究進展

張鳳龍，高恩，楊小琳，趙金禮

摘 要：GHK（glycyl-L-histidyl-L-lysine）存在于人的血液、唾液、尿液當(dāng)中并隨著年齡的增長下降。通常GHK是與2價銅離子作為復(fù)合物來發(fā)揮促愈合和修復(fù)的功能。GHK可以調(diào)節(jié)膠原和糖胺聚糖的合成與分解，并且調(diào)節(jié)金屬蛋白酶和它的抑制劑的活性。它刺激膠原、硫酸皮膚塑、硫酸幾丁質(zhì)、小糖蛋白、糖蛋白的合成，它同樣能夠恢復(fù)經(jīng)過放化療的成纖維細(xì)胞的再生能力。這種分子可以吸引免疫細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞向受傷部位遷移。它加速皮膚、毛囊、胃腸道、骨組織，和狗的腳墊傷口愈合，它同樣可以誘導(dǎo)大鼠、小鼠和豬的全身傷口愈合。在美容產(chǎn)品當(dāng)中，它能夠讓松弛的皮膚緊實，并增加彈性，皮膚的密度和堅實度，減少細(xì)紋和皺紋，減少光損傷和色素沉著，增加角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖。已經(jīng)證明GHK可以作為治療性成分在慢性阻塞性肺炎和代謝性癌癥中應(yīng)用。GHK可以上調(diào)或者下調(diào)至少4000種人類基因，尤其在DNA恢復(fù)重建當(dāng)中發(fā)揮重要作用。文章主要關(guān)注GHK在皮膚再生領(lǐng)域的最新進展。

關(guān)鍵詞：GHK；GHK-Cu；銅肽；TGF-？茁 信號途徑

中圖分類號：Q51 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）06-0001-04

Abstract： GHK （glycyl-L-histidyl-L-lysine） is present in human blood， saliva and urine and decreases with age. In general， GHK acts as a complex with bivalent copper ions to promote healing and repair. GHK regulates the synthesis and decomposition of collagen and glycosaminoglycan， and the activity of metalloproteinases and its inhibitors. It stimulates the synthesis of collagen， sulphuric acid skin plastic， chitin sulfate， glycoprotein and glycoprotein， and it can also restore the regeneration ability of fibroblasts after radiotherapy and chemotherapy. This molecule can attract immune cells and endothelial cells to move to the injured site. It speeds the healing of skin， hair follicles， gastrointestinal tract， bone tissue， and dog foot pads. It also induces the healing of whole body wounds in rats， mice and pigs. In beauty products， it compacts the loose skin and increases elasticity， density and firmness of the skin， reduces fine lines and wrinkles， reduces light damage， and pigmentation， and increases the proliferation of keratinocytes. It has been shown that GHK can be used as a therapeutic component in chronic obstructive pneumonia and metabolic cancer. GHK can up-regulate or down-regulate at least 4，000 human genes， especially in the recovery and reconstruction of DNA. This review focuses on the latest development of GHK in the field of skin regeneration.

Keywords： GHK； GHK-Cu； copper peptide； TGF-？茁 signaling pathway

引言

GHK是一個三肽分子，序列是glycyl-histidyl-lysine。它自然存在于人的血液、唾液和尿液當(dāng)中。20歲的時候GHK在血液當(dāng)中的濃度是200ng/mL（10-7M），到了60歲的時候濃度降到80ng/mL。這種下降現(xiàn)象是與人的器官再生能力顯著下降直接相關(guān)的。1973 年 Pickart首先分離到了GHK-Cu，它是在研究對老化組織和年輕組織同樣起作用的活性物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的三肽物質(zhì)，接下來的研究證明這種三肽的序列是glycyl-L-histidyl-L-lysine，并且與銅離子有很強的親和力，形成GHK-Cu復(fù)合物。研究證明GHK是以與銅離子形成復(fù)合物的形式發(fā)揮功能。

Pickart et al.等已經(jīng)證明GHK-Cu加速傷口愈合和收縮，提高機體接受移植皮膚的接受能力，并且能夠發(fā)揮抗炎的功能。Borel 和Maquart et al隨后的研究證明GHK-Cu在非常低的濃度（1-10 nanomolar）范圍內(nèi)可以刺激和破壞膠原與糖胺聚糖的合成[6]。GHK調(diào)節(jié)金屬蛋白酶及其抑制因子（TIMP-1 and TIMP-2）的活性，作為傷口愈合和皮膚再生的重要調(diào)節(jié)因子[7，8]。GHK-Cu激活膠原、硫酸皮膚素、硫酸幾丁質(zhì)和小分子糖蛋白、糖蛋白的合成。2001年McCormack等證明病人在接受放療和化療之后，DNA受到損傷的成纖維細(xì)胞可以重新恢復(fù)再生能力[10]。GHK同樣可以吸引免疫細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞向傷口處遷移。

GHK-Cu促進傷口愈合的能力已經(jīng)通過非常多的動物實驗證明，在兔子實驗中GHK-Cu可以加速傷口的愈合并且促進新生血管生成，使血液中抗氧化酶的含量提高。這種分子也誘導(dǎo)大鼠、小鼠、豬的傷口愈合。在糖尿病大鼠的缺血性創(chuàng)面，促進愈合，降低TNF-alpha水平并促進膠原合成。它也能促進狗的腳墊傷口愈合。這些皮膚再生的文獻擴大了GHK在美容行業(yè)的應(yīng)用。

近年來GHK-Cu在治療慢性阻塞性肺病、皮膚炎癥、代謝性結(jié)腸癌等病癥中作為治療性成分廣為宣傳。據(jù)文獻證明，它可以上調(diào)或者下調(diào)近4000種人類基因，并且它可以讓DNA回復(fù)到一種更為健康的狀態(tài)。這些研究為皮膚重塑提供了嶄新的思路。

1 GHK-Cu的生物化學(xué)

X射線晶體學(xué)、電子順磁共振譜、X射線吸收光譜、PMR光譜學(xué)以及滴定等方法已經(jīng)對GHK-Cu的分子結(jié)構(gòu)做了深入的研究。在GHK-Cu復(fù)合物中，銅離子與組氨酸側(cè)鏈的咪唑環(huán)上的N原子互作，另外的N原子來自甘氨酸的 -氨基以及glycine-histidine肽鍵之間去質(zhì)子化的酰胺氮（Figure 1）。

Lau and Sarkar等研究發(fā)現(xiàn)在生理條件下GHK-Cu復(fù)合物可以形成二元或者三元結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)包括組氨酸和人血白蛋白的Cu結(jié)合區(qū)。他們也發(fā)現(xiàn)可以很容易的獲得Cu離子并結(jié)合到人血白蛋白的銅轉(zhuǎn)運位點。已經(jīng)證明結(jié)合到GHK三肽上的Cu離子的氧化還原特性是沉默的，這樣進入細(xì)胞的Cu離子對細(xì)胞來說就是安全的[1]。

對于GHK來說最大的特點是與Cu離子形成復(fù)合物，這是非常重要的，因為人體內(nèi)和皮膚上有很多重要的酶需要Cu離子，這些酶在結(jié)締組織形成、抗氧化防御、細(xì)胞呼吸中發(fā)揮作用。Cu離子同時也發(fā)揮信號功能，能夠影響細(xì)胞的行為和代謝。例如足夠多的Cu離子是干細(xì)胞增殖和組織修復(fù)的信號。GHK也幫助降低自由態(tài)的Cu離子濃度，防止氧化損傷。

除了與Cu離子結(jié)合，GHK也可以中和毒素，尤其是那些在脂質(zhì)過氧化過程中產(chǎn)生的毒素，GHK是一種非常高效的抗氧化劑。

最后GHK能作為細(xì)胞粘附分子，能幫助細(xì)胞粘附到細(xì)胞外基質(zhì)中，幫助細(xì)胞遷移、增殖、分化、修復(fù)皮膚細(xì)胞。

2 GHK與TGF-？茁 信號途徑

波士頓科學(xué)家和格羅寧根大學(xué)、英國大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)和賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)GHK可以逆轉(zhuǎn)COPD疾病的基因表達。COPD的病征表現(xiàn)為肺氣腫、炎癥，肺組織破壞，肺容量顯著減少。

研究人員確定了127個基因的表達，這些基因與肺氣腫嚴(yán)重程度密切相關(guān)。

COPD患者的這些基因表達上調(diào)，是參與炎癥的基因，而組織重塑和修復(fù)相關(guān)基因的表達明顯下調(diào)。這些活性下調(diào)的基因與TGF-？茁信號途徑密切相關(guān)，一個由布羅德研究所開發(fā)的軟件基因分析工具：基因連通圖。研究人員利用這個工具發(fā)現(xiàn)GHK分子逆轉(zhuǎn)了肺氣腫銷毀相關(guān)基因的表達。非常特別的是COPD病人的TGF-？茁信號途徑關(guān)聯(lián)基因活性下降。GHK逆轉(zhuǎn)了這些基因的表達也可以說GHK激活了TGF-？茁途徑。

體外研究已經(jīng)證實用GHK處理的肺成纖維細(xì)胞能夠逆轉(zhuǎn)由TGF-？茁活性導(dǎo)致的負(fù)影響。有研究證明COPD病人的肺成纖維細(xì)胞有某些缺陷，這些缺陷與膠原的吸收與重建相關(guān)。當(dāng)這樣的細(xì)胞用GHK或者TGF-beta處理，膠原膠體的吸收和重建能力與健康細(xì)胞相當(dāng)。而且這些細(xì)胞可以將膠原膠體變成膠原纖維。這些細(xì)胞的整合素beta 1基因表達提高。這些研究提示GHK 或許是通過調(diào)節(jié)TGF-beta途徑基因表達的機制來提高組織再生能力[2]。

眾所周知，皮膚再生需要大量的細(xì)胞因子和生長因子參與，這些因子共同合作，相互影響，構(gòu)成了細(xì)胞內(nèi)不同的信號途徑。例如TGF-beta途徑和整合素途徑貌似是相互關(guān)聯(lián)的。

COPD的研究證明，組織再生過程中這兩個途徑是被激活的，盡管GHK在這過程中的確切作用還有待證明。GHK能夠使細(xì)胞恢復(fù)到更為健康的狀態(tài)已經(jīng)是毋庸置疑的。其作用的本質(zhì)是激活或者抑制細(xì)胞內(nèi)的各種信號傳導(dǎo)途徑。

3 GHK與癌癥代謝基因以及皮膚重塑

Hong等人采用基因組數(shù)據(jù)鑒定容易引發(fā)結(jié)腸癌的生物標(biāo)志物和調(diào)節(jié)它們表達的相關(guān)因子。在篩選了1309種生物活性物之后，只有兩種能有效下調(diào)代謝基因的表達——GHK和生物堿。

在惡性代謝形式的結(jié)腸癌患者中GHK抑制了54個過表達基因當(dāng)中的70%轉(zhuǎn)錄合成[3]。而且GHK是在1微摩爾濃度的情況下發(fā)揮作用，并且沒有毒性。相對應(yīng)的生物堿發(fā)揮作用是18微摩爾。作者指出GHK和生物堿都是大眾知曉的皮膚重塑成分。而生物堿是非洲與中國治療皮膚損傷的經(jīng)典用藥，它可以激活巨噬細(xì)胞[25]。受到GHK作用的54個基因包括YWHAB，MAP3K5，LMNA，APP，GNAQ，F(xiàn)3，F(xiàn)ATC2，and TGM2，所有這些分子都是通過一種復(fù)雜的分子網(wǎng)絡(luò)來發(fā)揮多種調(diào)節(jié)功能。

GHK在惡性代謝性結(jié)腸癌中的作用證明，GHK能夠在基因水平調(diào)節(jié)各種生活途徑，并且它似乎能夠重構(gòu)基因的活性，并使其恢復(fù)到健康狀態(tài)，并以組織修復(fù)的形式表現(xiàn)出來。

Matalka等人的體外實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)三種結(jié)腸癌細(xì)胞系與1 to 10 納摩爾 GHK共同孵育時，細(xì)胞凋亡激活并且細(xì)胞生長受到抑制。

Pickart等人使用廣泛的研究數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了GHK誘導(dǎo)多種半胱天冬酶的抗癌表達，共同使用抗壞血酸和GHK-Cu強烈抑制生長在小鼠上的sarcoma-180。

4 GHK與皮膚干細(xì)胞再生

皮膚再生依賴于皮膚干細(xì)胞的生存能力和增殖能力。皮膚增生始于基底部附著在基底膜上的角化細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞離開基底膜就開始進行終端分化。干細(xì)胞有無限的自我更新能力，然而他們的增殖潛力隨著年齡的增長逐年下降。GHK-Cu在0.1-10micromolar的濃度可以提高表皮干細(xì)胞中的標(biāo)記物例如整合素和基底層角化細(xì)胞中的標(biāo)志物p63的表達，根據(jù)作者的表述，這些分子是基底層角化細(xì)胞干細(xì)胞活性提高的標(biāo)志。因此整合素和p63或許是GHK調(diào)節(jié)皮膚再生的相關(guān)靶點。

近期的研究已經(jīng)證實，人的干細(xì)胞用GHK凝膠預(yù)處理可以提高促血管生成因子的比如VEGF、bFGF等的分泌，并且是劑量依賴模式。當(dāng)干細(xì)胞用抗整合素抗體處理時，以上情況不再發(fā)生，暗示GHK在干細(xì)胞上的作用是通過整合素信號途徑發(fā)生的[4]。

5 GHK和IL-6在皮膚修復(fù)中的作用

傷口愈合和皮膚再生包括抗炎反應(yīng)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞遷移和基質(zhì)重塑等。過度的炎癥反應(yīng)會延遲傷口的愈合并導(dǎo)致疤痕的形成。在正常人的牙成纖維細(xì)胞中，銅肽復(fù)合物GGH、GHK等可以減少TNF-alpha誘導(dǎo)的IL-6的分泌。而其他的銅復(fù)合物無此作用。研究者推斷GHK和GHK-Cu可以作為替代糖皮質(zhì)激素的抗炎劑使用。

6 GHK與DNA 損傷修復(fù)

GHK能夠恢復(fù)受輻射的成纖維細(xì)胞的活力。研究者用來自暴露于輻射環(huán)境（5000rad）的頸部成纖維細(xì)胞，把GHK（10-9M）加入到無血清培養(yǎng)基中。對照組不加GHK。在對照組中盡管細(xì)胞可以存活并且繁殖，但它們的生長曲線與正常細(xì)胞完全不同。受輻射細(xì)胞在24h和48h的檢測中與正常細(xì)胞相比生長延遲。而用GHK處理的輻射細(xì)胞生長得更快（表現(xiàn)與正常細(xì)胞相似）。此外GHK處理過的細(xì)胞產(chǎn)生了更多的生長因子，這些因子對于傷口愈合非常重要。

成纖維細(xì)胞是傷口愈合和組織再生的主要細(xì)胞。它們不僅合成細(xì)胞外基質(zhì)的各種成分，也產(chǎn)生大量的生長因子（這些因子調(diào)節(jié)細(xì)胞的遷移和增殖、血管生成、上皮化等等）。輻射損傷細(xì)胞的DNA，進而損傷細(xì)胞功能。既然GHK可以恢復(fù)受輻射細(xì)胞的功能，我們有理由相信GHK有修復(fù)受損DNA的能力。

采用布羅德研究所開發(fā)的軟件基因分析工具：基因連通圖研究GHK發(fā)現(xiàn)：GHK可以提高與DNA損傷修復(fù)行管的47個基因的表達并下調(diào)5個基因的表達。

7 GHK-Cu的臨床應(yīng)用

大量的臨床研究實驗發(fā)現(xiàn)GHK-Cu可以提高50歲左右女性的皮膚質(zhì)量以膠原蛋白的產(chǎn)生為評價標(biāo)準(zhǔn)檢，方法是活檢樣本的免疫組化。實驗過程如下，當(dāng)在大腿上使用GHK-Cu霜劑一個月以后，GHK-Cu具有明顯的促膠原合成效果。GHK-Cu對70%的女性有效果，vitamin C對50%的女性有效果，維甲酸對40%的女性有效果。

71名面部皮膚輕度或重度老化的女性使用GHK-Cu面霜12周后，皮膚老化明顯改善。GHK-Cu改善皮膚松弛，清晰度和外觀，減少細(xì)紋和皺紋的深度，皮膚密度和厚度增加。

41名面部皮膚輕度或重度老化的女性使用GHK-Cu眼霜12周后，與使用維生素K的對照組相比，GHK-Cu在抗皺方面效果明顯，皮膚密度和厚度增加。

在另外一組實驗中，61名年齡在50到59歲之間的女性每天使用GHK-Cu面霜兩次，皮膚緊實度清晰度提高，細(xì)紋減少，粗糙度減少，色素沉著改善，皮膚密度和厚度增加。

組化學(xué)活檢分析結(jié)果顯示這種面霜可以刺激皮膚角質(zhì)化細(xì)胞增生。

這些實驗的結(jié)果可以證明GHK-Cu面霜有如下效果：

（1）皮膚緊實，提高彈性。（2）提高皮膚密度和韌性。（3）減少細(xì)紋和深紋。（4）提高亮度。（5）減少色素沉著和斑點。（6）顯著提高角質(zhì)細(xì)胞增生。

8 劑型與吸收機制

GHK-Cu能夠穿過角質(zhì)層，并且在數(shù)量上足以激活再生。隨著pH的提高滲透率提高。研究證明GHK和GHK-Cu可以穿過角質(zhì)層，然而由于易酶解，確保有足夠多的銅肽吸收就非常重要。Arul等人采用生物素化的銅肽與膠原基質(zhì)結(jié)合的方式處理真皮傷口，他們的研究發(fā)現(xiàn)GHK-Cu改善傷口收縮并且提高了細(xì)胞的增殖以及抗氧化酶的表達。

近期的研究已經(jīng)考察了GHK-Cu的穩(wěn)定條件：在氧化條件下易于水解，在水中或者是pH 4.5-7.4 的緩沖液中，60℃條件下可以保存兩周。辛醇-磷酸鹽緩沖鹽水中的分配系數(shù)表明GHK-Cu是高度親水性，對帶負(fù)電荷的脂質(zhì)二乙酰磷酸條件下不太穩(wěn)定。

以羥丙基纖維素為包衣的GHK-Cu微球作為結(jié)腸定位釋放藥物使用。GHK-Cu的釋放受交聯(lián)程度以及藥物載量的影響，這種微球在4小時內(nèi)釋放50-80%的藥物。這些研究提示GHK-Cu可以作為膳食補充劑使用。

9 GHK-Cu復(fù)合物的抗分解作用

處理皮膚傷口和潰瘍的主要難題是感染。傷口上的細(xì)菌會分泌蛋白酶分解GHK和其他促愈合的細(xì)胞因子。GHK本身就是在蛋白質(zhì)分解過程中產(chǎn)生的一大群小肽混合物的一份子。當(dāng)我們在小肽混合物中加入銅離子時，我們發(fā)現(xiàn)小肽混合物有很好的促愈合活性，而且這樣的肽不會被進一步分解，對酶有抵抗作用。

Howard Maibach's研究組后來在四種人類傷口愈合系統(tǒng)中驗證了GHK-Cu的活性。

這些皮膚創(chuàng)傷模型包括：

（1）丙酮清除皮膚脂質(zhì)。（2）月桂酸鈉強刺激皮膚。（3）膠帶剝脫術(shù)對皮膚的刺激。（4）激活患者對鎳過敏的反應(yīng)。

10 GHK：一種天然的真皮修復(fù)調(diào)節(jié)劑

皮膚中傷口的愈合經(jīng)歷了以下階段：止血、炎癥反應(yīng)、造粒、疤痕重建。每個階段都需要協(xié)調(diào)細(xì)胞相互作用，因此不同來源的大量的生物活性分子作為協(xié)調(diào)員來引導(dǎo)細(xì)胞完成整個過程。例如受傷后立即脫粒，血小板釋放生長因子調(diào)動免疫細(xì)胞到受傷的位置。

角化細(xì)胞和成纖維細(xì)胞也會產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子，中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和其他被征召到受傷部位的免疫細(xì)胞生產(chǎn)相應(yīng)的細(xì)胞因子。

GHK是人類蛋白質(zhì)中罕見的序列；然而，它在細(xì)胞外基質(zhì)的蛋白質(zhì)中更為常見（ECM）。GHK是一型膠原 2鏈中的組成部分，受傷時蛋白酶分解膠原將GHK釋放到傷口部分。另外一個含有GHK的非常有名的糖蛋白是SPARC，它在受傷后分解生成GHK-Cu[56]。蛋白質(zhì)水解或者說細(xì)胞外基質(zhì)水解后釋放了一系列重要的調(diào)控分子，稱為細(xì)胞外基質(zhì)活化素。這些分子激活或者調(diào)控真皮修復(fù)過程。既然GHK作為受傷后在細(xì)胞外基質(zhì)中存在的多肽序列，那么可以認(rèn)為它是一種天然的真皮修復(fù)劑。

11 結(jié)束語

長期以來人們已經(jīng)認(rèn)識到銅結(jié)合肽GHK-Cu有加速傷口愈合，激活皮膚再生等功能。GHK-Cu與真皮修復(fù)和皮膚再生有關(guān)的信號途徑分子組成了一個完善的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，這些分子之間互相發(fā)生作用。當(dāng)這種互作中斷了，傷口愈合的進程就延遲了，從而導(dǎo)致過度的炎癥反應(yīng)和疤痕的形成。GHK能夠重新恢復(fù)真皮組織中細(xì)胞信號途徑的最佳狀態(tài)，并且基因被恢復(fù)到更為健康的狀態(tài)。

參考文獻：

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