引言

         护肤原料中的生物模拟肽，通常是根据人体内天然蛋白质、细胞外基质片段、受体配体或蛋白质相互作用区域设计的合成肽。它们利用特定氨基酸序列及其空间构象，模拟天然分子的识别信息，进而影响受体信号、酶活性、金属离子配位或蛋白质相互作用。

         一条肽在细胞培养实验中表现出活性，只能说明它在给定浓度和实验条件下可能影响某项生物过程。外用护肤功效还取决于肽能否从配方中释放、进入靶点所在的皮肤层、抵抗降解，并以具有活性的完整形式接触相应细胞。

生物模拟肽的作用过程可概括为：

         序列与构象形成识别信息 → 配方释放完整肽 → 肽进入目标皮层 → 肽抵抗化学与酶促降解 → 肽接触相应细胞和分子靶点 → 细胞信号或酶活性发生变化 → 形成可测量的皮肤结果。

         序列设计决定肽可能识别什么，皮肤递送决定肽能够到达哪里，分子稳定性决定肽能维持多久，靶点匹配决定肽到达后能否产生预期作用。[1]

         生物模拟肽的外用作用并非仅由序列活性决定，还取决于配方释放、皮肤递送、分子稳定性及靶点可及性，其关键环节如下图所示。肽的序列与构象提供候选识别信息，配方释放、角质层递送和分子稳定性共同影响完整肽在目标皮层的暴露。递送深度、完整肽暴露量及靶点位置的匹配程度，共同影响肽接触靶点并引发相应细胞响应的可能性。图示为概念性路径，不代表所有肽均能到达活性表皮或真皮；所列皮肤作用仍需根据具体肽、配方和人体研究证据分别评价。

         关键词：生物模拟肽；序列仿生；信号肽；角质层递送；脂质化修饰；蛋白酶稳定性；穿胞肽；脂质体；细胞靶点匹配；细胞外基质调节

1 生物模拟肽是什么

1.1 生物模拟肽以短链氨基酸序列为主要结构形式

         肽由氨基酸通过肽键连接形成。护肤品中的生物模拟肽多为寡肽，通常只含数个至十余个氨基酸残基。

         短链结构有利于控制序列、纯度和化学修饰，但链长本身不决定生物活性。一个普通二肽或三肽如果没有明确的模拟对象和识别靶点，不能仅凭分子较小归入生物模拟肽。

护肤原料中的生物模拟肽通常具有以下特征：

         ① 氨基酸序列明确；

         ② 分子量和纯度可测定；

         ③ 设计来源或模拟对象相对清楚；

         ④ 具有候选受体、酶、金属离子或蛋白质结合对象；

         ⑤ 可通过脂质化、末端保护、环化或氨基酸替换调节性质。

         生物模拟肽的核心特征是利用有限的氨基酸序列，重现天然分子中参与生物识别的局部结构。[1]

1.2 氨基酸序列如何携带生物信息

         氨基酸侧链具有不同的电荷、极性、疏水性、体积和化学反应能力。肽链在水相、膜界面或蛋白质结合口袋中形成一定的构象，使这些侧链按照特定方向排列。

受体、酶或其他蛋白质主要识别以下结构特征：

         ① 正负电荷的空间分布；

         ② 疏水侧链形成的接触区域；

         ③ 氢键供体与受体的位置；

         ④ 芳香环、硫原子或金属配位基团；

         ⑤ 肽链形成的转角、螺旋或伸展构象。

         序列决定肽包含哪些侧链，构象决定侧链之间的相对位置。氨基酸替换、脂质化或环化都可能改变构象，并进一步影响靶点结合。

1.3 生物模拟肽与蛋白水解物的区别

         水解胶原、水解弹性蛋白等原料由天然蛋白质经酶解或化学水解获得，通常包含不同链长和不同序列的多肽混合物。其作用可能涉及皮肤表面成膜、吸湿、肤感改善，也可能含有具有生物活性的片段。

         生物模拟肽通常是具有固定序列和明确修饰方式的单一肽或少数确定肽类。其结构、含量和候选靶点较容易进行定量分析。

二者的主要差异在于结构组成是否明确，以及能否建立具体序列与具体作用之间的关系。

1.4 生物模拟肽与信号肽的区别

         生物模拟肽主要强调对天然序列、构象或功能基序的模拟，护肤用信号肽则主要按照候选作用类型命名。部分信号型活性肽可归入生物模拟肽，但二者并非严格同义。

         分子生物学中的“信号肽”通常指位于新生蛋白质N端、引导蛋白质进入内质网或分泌通路的序列。它与护肤品中所说的信号型活性肽含义不同。

2 角质层为什么限制生物模拟肽递送

2.1 角质层的屏障结构

         角质层由富含角蛋白的角质细胞和细胞间脂质组成。细胞间脂质主要包括神经酰胺、胆固醇和游离脂肪酸，并形成有序的层状结构。该结构限制皮肤内部水分流失，也限制外来分子进入。[2]

         多数肽含有多个肽键和极性侧链，在水中形成稳定的水合层。赖氨酸、精氨酸、天冬氨酸和谷氨酸等残基还会改变肽的净电荷。高极性、带电和高度水合的分子较难进入角质层的脂质区域。

肽进入角质层主要受到两类阻力：

         ① 分配阻力：肽从配方水相进入角质层脂质的能力有限；

         ② 扩散阻力：肽进入角质层后，其水合体积、氢键数量和构象柔性会降低扩散速度。

         分子量只是影响皮肤递送的一个因素。电荷、亲脂性、极性表面积、构象、聚集状态和配方释放共同决定肽的皮肤分布。多数抗皱肽具有亲水性和可离子化基团，皮肤渗透能力通常有限。[3]

2.2 肽进入皮肤的主要路径

生物模拟肽进入皮肤可能涉及三条路径。

① 细胞间路径

         肽沿角质细胞之间的脂质区域扩散。该路径要求肽能够从配方进入细胞间脂质，并在脂质层中保持一定扩散能力。

② 经角质细胞路径

         肽经过富含角蛋白的角质细胞区域，并在亲水区域与细胞间脂质区域之间反复分配。亲水性肽可能利用该路径的一部分，但仍受到角化包膜、角蛋白网络和相邻细胞间脂质区域的限制。

③ 皮肤附属器路径

         毛囊—皮脂腺单位和汗腺导管开口可形成局部沉积或旁路通道。毛囊面积占皮肤表面的比例较低，但能够容纳部分亲水分子、带电分子和颗粒载体。毛囊沉积主要反映局部储留，并不等同于肽已经均匀进入真皮。

2.3 递送深度需要与作用靶点对应

外用肽的合理递送终点由靶点位置决定。

         以角质形成细胞为直接靶点的肽，需要进入活性表皮；若主张肽直接作用于真皮成纤维细胞，则需要在真皮中检测到具有活性的完整分子。受体液中的累积透过量主要反映全层透过，不代表皮肤局部递送效果。

3 配方和载体如何提高肽的皮肤递送

3.1 脂质化修饰

         在肽链末端连接棕榈酰基等脂肪链，可以提高肽对角质层脂质、细胞膜和磷脂载体的亲和力。

         棕榈酰五肽-4（palmitoyl pentapeptide-4，Pal-KTTKS）由棕榈酰基与赖氨酸—苏氨酸—苏氨酸—赖氨酸—丝氨酸序列，即KTTKS序列连接形成。KTTKS来自Ⅰ型前胶原相关片段。Pal-KTTKS已开展人体外用研究，研究中观察到部分光老化皮肤外观指标改善。[4]

         脂质链增加会提高疏水性，也可能引起胶束、纤维或其他聚集结构形成。C16-KTTKS能够形成有序纳米结构，其盐形式和组装状态还会影响相关生物活性。[5]

         脂质化设计需要协调溶解度、聚集状态、皮肤分配和释放速度。过度聚集或与载体结合过强会降低游离肽浓度。

3.2 化学促渗

         乙醇、多元醇、脂肪酸、部分表面活性剂和萜类化合物能够改变角质层环境，增加活性物进入皮肤的机会。

         分子模拟研究显示，萜品醇、1,8-桉叶素和柠檬烯等萜类成分可按浓度依赖方式改变角质层模型脂质的排列，并对胆固醇相关区域产生扰动。[6]

         化学促渗还可能增加脂质抽提、刺激和经皮水分流失。评价配方时，需要同时测定肽的皮内分布、皮肤刺激性和屏障恢复情况。

3.3 穿胞肽与皮肤穿透肽

         穿胞肽（cell-penetrating peptides，CPPs）通常含有较多精氨酸或赖氨酸残基，可以与细胞膜表面的阴离子成分相互作用，并通过内吞或直接膜转位促进细胞摄取。

         角质层与活细胞膜具有不同结构。普通穿胞肽主要改善活细胞摄取，对完整角质层的作用需要单独评价。

         皮肤穿透及细胞进入肽（skin penetrating and cell entering peptide，SPACE peptide）是通过噬菌体展示筛选得到的皮肤递送肽。相关研究显示，SPACE肽能够提高环孢素A在猪皮肤活性表皮中的累积。[7]

对胞内靶点发挥作用的肽，需要依次完成：

         角质层进入 → 活细胞摄取 → 内体释放 → 到达胞质或特定细胞器。

         内吞形成的肽或肽—载荷复合物可能滞留在内体和溶酶体中。细胞摄取增加并不直接表示胞质中的活性肽浓度同步增加。

3.4 脂质体与柔性囊泡

         脂质体由磷脂双层构成。亲水性肽可以包封在内部水相，脂质化肽可以结合或嵌入磷脂膜。

         普通脂质体在完整皮肤上的主要行为包括表面吸附、囊泡破裂、脂质交换、内容物释放和毛囊沉积。脂质体的粒径、膜柔性、磷脂组成、表面电荷和载药位置会改变递送结果。[8]

         传递体等柔性囊泡含有膜软化成分，形变能力较高，可增加部分活性物在皮肤中的沉积和扩散深度。载体到达较深皮层与完整肽到达相同位置属于两个不同的检测问题，需要分别验证。

3.5 配方总含量与有效暴露量

肽在产品中的标称添加量不能直接代表靶点附近的浓度。实际作用涉及以下连续过程：

         配方总肽量 → 可从配方释放的肽量 → 进入目标皮层的完整肽量 → 保留靶点结合能力的肽量。

         高包封率说明较多肽进入载体，不代表肽能够在目标位置充分释放。高皮肤总含量也可能包含降解片段、聚集体或与角质层不可逆结合的部分。

         递送体系的评价重点包括完整肽比例、释放速度、皮肤分层分布和靶点附近的可利用浓度。

4 生物模拟肽如何抵抗蛋白酶降解

4.1 肽链的酶促降解

         氨肽酶和羧肽酶可以从肽链N端或C端逐步切除氨基酸，内肽酶则识别肽链内部的特定残基和构象并切断肽键。

         短肽中的关键识别序列通常较集中。一次酶切就可能改变电荷、构象或关键侧链排列，使肽失去原有靶点亲和力。

         稳定化设计需要延长完整肽的存在时间，同时保留与靶点结合所需的结构。

4.2 D-型氨基酸替换

         人体天然蛋白质主要由L-型氨基酸组成，多数蛋白酶的结合区域也适应L-型肽链的立体结构。

         将酶切位点或邻近残基替换为D-型氨基酸，可以改变局部主链方向和侧链排列，降低蛋白酶识别和切割效率。

         D-型替换也会改变肽的受体结合、膜相互作用和构象。设计时通常先确定主要酶切位点，再进行局部替换，并重新检测靶点亲和力和细胞活性。D-型氨基酸替换与肽链环化联合使用，已在多类实验肽中显示出提高蛋白水解稳定性的作用。[9]

4.3 肽链环化

         头尾环化、侧链内酰胺桥、二硫键和其他共价桥联可以限制肽链构象自由度。

环化主要通过以下过程提高稳定性：

         ① 隐藏或消除自由末端；

         ② 减少肽链形成蛋白酶结合构象的机会；

         ③ 降低酶切位点的空间可及性；

         ④ 固定接近靶点结合状态的构象。

         桥联位置选择不当可能遮挡关键侧链，或将肽固定在亲和力较低的构象。环化后的蛋白酶稳定性、皮肤分配和靶点结合需要分别测定。

4.4 末端保护

         N端乙酰化、N端脂肪酰化和C端酰胺化可降低部分外肽酶对肽链末端的识别。

末端保护还会改变：

         ① 肽的净电荷；② 氢键性质；③ 水相溶解度；④ 膜亲和力；⑤ 靶点结合方式。

         自由N端或C端有时参与受体或酶结合。此类肽进行末端修饰后，需要重新评价生物活性。

4.5 载体保护

         载体包封可减少肽在配方和皮肤表面与蛋白酶直接接触。肽释放后仍会暴露于皮肤中的酶环境，因此载体保护主要用于延缓降解。

         载体释放过快会缩短保护时间，释放过慢会降低目标区域的游离肽浓度。分子稳定化与载体释放需要协同设计。

5 生物模拟肽如何匹配目标细胞

5.1 靶点表达决定细胞响应范围

         皮肤中的角质形成细胞、成纤维细胞、黑色素细胞、皮脂腺细胞和免疫细胞具有不同的受体、酶和膜表面分子表达特征。

         肽与某个受体结合，说明它具有一定靶点亲和力。该受体如果同时分布于多种细胞，肽的作用也可能出现在多种细胞中。

细胞匹配包括三个层次：

         ① 分子匹配：肽能够与特定受体、酶或蛋白质结合；

         ② 细胞匹配：目标细胞表达足够数量且可以接近的靶点；

         ③ 组织匹配：肽能够在目标细胞所在皮层形成有效暴露。

         高亲和力不能弥补递送深度不足。皮肤中检测到肽也不能直接说明它已经接触目标受体。

5.2 细胞表面靶点与胞内靶点

         细胞表面受体位于质膜外侧。肽到达目标细胞表面后即可与受体结合，并启动细胞内信号转导。

         胞内靶点位于细胞质、细胞核或其他细胞器。肽需要先被细胞摄取，再从内体中释放，并进入相应亚细胞区域。

         乙酰六肽-8（acetyl hexapeptide-8，Ac-EEMQRR-NH₂）常被用于讨论神经递质释放相关的护肤机制。其候选作用与可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体（soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor，SNARE）相关蛋白相互作用有关，因此涉及胞内可及性。

         一项人体皮肤体外渗透研究显示，施用后的乙酰六肽-8大部分从皮肤表面被洗脱，进入皮肤的部分主要位于角质层，受体液中未检测到完整肽。[10]

5.3 细胞靶向序列的筛选

         细胞靶向肽可通过天然配体序列、结构计算或肽库筛选获得。噬菌体展示可以将大量肽序列展示在噬菌体表面，再利用目标细胞进行结合筛选。

         全细胞筛选能够保留膜蛋白所处的膜环境。加入非目标细胞进行反向筛选，可减少广泛黏附细胞膜的序列。[11]

筛选获得的候选肽还需要确认以下内容：

         ① 具体结合受体；

         ② 结合亲和力；

         ③ 是否发生细胞内吞；

         ④ 在人体皮肤中的靶点表达位置；

         ⑤ 对非目标细胞的结合程度。

6 生物模拟肽如何产生护肤作用

6.1 模拟细胞外基质信号

         细胞外基质（extracellular matrix，ECM）由胶原、弹性蛋白、纤连蛋白、蛋白聚糖和其他成分组成。它既提供组织支撑，也通过细胞表面受体和机械信号调节细胞行为。

胶原和其他基质蛋白在加工或降解过程中可产生具有调节活性的短肽片段。这类基质来源活性肽可影响成纤维细胞的基质合成与重塑。

         信号型生物模拟肽利用相似的识别方式调节细胞。它们发挥的是信息调节作用，并非作为结构材料直接补入真皮。

四肽GEKG，即甘氨酸—谷氨酸—赖氨酸—甘氨酸，通过分子设计获得。相关研究观察到GEKG对人真皮成纤维细胞胶原、纤连蛋白和透明质酸相关过程的调节，并开展了人体双盲评价。[12]

         胶原表达增加只是基质更新的一部分。前胶原还需要经过羟化、三股螺旋形成、分泌、前肽切除、原纤维组装和交联。基质金属蛋白酶介导的降解、细胞机械张力和糖化损伤也会影响最终组织状态。

6.2 配位和调节金属离子

         甘氨酰-L-组氨酰-L-赖氨酸（glycyl-L-histidyl-L-lysine，GHK）能够与二价铜离子形成配位复合物GHK-Cu。

         铜参与多种酶促和组织修复过程。GHK可改变铜离子的配位状态和局部可利用性，并影响铜与细胞外蛋白、细胞膜及其他配体之间的交换。已有细胞、动物和组织研究报道GHK或GHK-Cu与成纤维细胞功能、胶原相关过程和创面修复有关。[13]

         创面或侵入性给药会改变或绕过角质层。此类研究能够支持GHK-Cu的生物学活性，但普通外用配方仍需单独验证其在完整皮肤中的递送深度。

6.3 调节蛋白质相互作用

         某些生物模拟肽根据大型蛋白质中的局部结合序列设计，通过竞争方式影响蛋白质复合物形成。

         这一作用要求肽保持正确构象，并在靶蛋白所在区域达到足够浓度。胞内蛋白质相互作用肽还需要完成细胞摄取和内体释放。

         无细胞蛋白结合实验可以证明肽与靶蛋白存在相互作用，但不能单独说明外用后会产生相同效应。外用机制还需要皮肤分布和胞内定位数据支持。

6.4 调节酶活性

         肽可以模拟酶底物或结合序列，通过竞争性结合、非竞争性结合或变构作用调节酶活性。

         围绕色素生成、基质降解、炎症介质形成和氧化过程设计的肽，可能采用这一作用方式。

直接酶调节与间接表达调节需要区分：

         ①纯化酶体系中出现可重复的动力学变化，可支持肽直接作用于酶；

         ②细胞中酶表达量改变，可能来自上游信号调节；

         ③靶酶位于细胞内时，还需要确认肽能到达相应细胞区域。

6.5 调节炎症和屏障相关信号

         部分肽可通过细胞表面受体、膜相互作用或胞内信号调节炎症介质释放、氧化应激和修复反应。

         细胞因子变化可能来自直接受体调节，也可能来自细胞损伤减少、抗氧化作用或膜状态改变。机制研究通常结合受体阻断、信号蛋白磷酸化、转录变化、细胞活力和皮肤屏障指标进行判断。

7 如何评价生物模拟肽的作用证据

生物模拟肽的评价可集中在五个问题上。

         体外皮肤渗透试验可使用Franz扩散池，将皮肤表面洗脱物、角质层、表皮、真皮和受体液分别分析。经针对性方法开发和验证后，液相色谱—串联质谱（liquid chromatography–tandem mass spectrometry，LC–MS/MS）可用于区分并定量完整肽及特定降解产物。

         荧光标记适合观察空间分布，但荧光基团可能改变肽的分子量、电荷和亲脂性。游离荧光或标签脱落也可能产生偏差，因此荧光成像通常与结构特异性定量方法结合使用。[14]

人体研究需要使用与最终产品一致的配方，并设置组成相同但不含目标肽的载体对照。配方同时含有保湿剂、视黄醇、烟酰胺或其他活性物时，整体功效无法单独归因于其中一条肽。

8 生物模拟肽序列设计、稳定化、皮肤递送与细胞靶点研究相关代表化学品分类及科研应用

表1 生物模拟肽核心原料与功能序列

表2 肽链稳定化、环化与末端修饰相关产品

表3 角质层促渗、脂质体、非离子囊泡与柔性囊泡构建相关产品

表4 蛋白酶稳定性、肽链降解与分析检测相关产品

         注：以上为阿拉丁代表性科研及配方研究相关产品。表4中的胰蛋白酶、Lys-C和α-糜蛋白酶主要用于标准化酶切、降解图谱和质谱分析，不代表人体皮肤原位蛋白酶的完整组成。更多产品规格、级别及COA信息可用“品名/CAS/货号”在阿拉丁官网检索。

参考文献

[1] Pintea A, et al. Peptides: Emerging Candidates for the Prevention and Treatment of Skin Senescence: A Review. Biomolecules. 2025;15(1):88. doi:10.3390/biom15010088.

[2] Školová B, et al. The Role of Ceramides in Skin Barrier Function and the Importance of Their Correct Formulation for Skincare Applications. International Journal of Cosmetic Science. 2024.

[3] Aghaei H, et al. Skin Permeability, a Dismissed Necessity for Anti-Wrinkle Peptide Performance. International Journal of Cosmetic Science. 2022.

[4] Robinson LR, et al. Topical Palmitoyl Pentapeptide Provides Improvement in Photoaged Human Facial Skin. International Journal of Cosmetic Science. 2005;27(3):155–160.

[5] Hamley IW, et al. Nanostructure and Collagen-Stimulating Activity of Cationic Pentapeptide Lipopeptides. Journal of Peptide Science. 2026:e70111. doi:10.1002/psc.70111.

[6] Yu X, Liu S, Li Y, Yuan S. Molecular Insights into the Penetration Enhancement Mechanism of Terpenes to Skin. The Journal of Physical Chemistry B. 2024;128(50):12507–12516. doi:10.1021/acs.jpcb.4c05910.

[7] Kumar S, et al. Topical Delivery of Cyclosporine A into the Skin Using SPACE-Peptide. Journal of Controlled Release. 2015;199:190–197.

[8] Bouwstra JA, Honeywell-Nguyen PL. Liposomes and Niosomes as Topical Drug Delivery Systems. Dermatologic Therapy. 2005;18(1):23–30.

[9] Overcoming Proteolytic Instability in a β-Turn Antimicrobial Peptide via Cyclization and Stereochemical Inversion to Combat MDR Bacteria. Journal of Medicinal Chemistry. 2026. doi:10.1021/acs.jmedchem.5c03372.

[10] Kraeling MEK, Zhou W, Wang P, Ogunsola OA. In Vitro Skin Penetration of Acetyl Hexapeptide-8 from a Cosmetic Formulation. Cutaneous and Ocular Toxicology. 2015;34(1):46–52.

[11] Hsu T, Mitragotri S. Delivery of siRNA and Other Macromolecules into Skin and Cells Using a Peptide Enhancer. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011;108(38):15816–15821. doi:10.1073/pnas.1016152108.

[12] Farwick M, et al. Bioactive Tetrapeptide GEKG Boosts Extracellular Matrix Formation: In Vitro, In Vivo and Clinical Evidence. Experimental Dermatology. 2011;20(7):602–604.

[13] Pickart L, Margolina A. Regenerative and Protective Actions of the GHK-Cu Peptide in the Light of the New Gene Data. International Journal of Molecular Sciences. 2018;19(7):1987. doi:10.3390/ijms19071987.

[14] Lane ME. In Vitro Permeation Testing for the Evaluation of Drug Delivery to the Skin. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2024:106873. doi:10.1016/j.ejps.2024.106873.

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