干细胞在化妆品应用中的进展、挑战与未来方向Stem Cells in Cosmetic Applications: Advancements, Challenges, and Future Directions - KarkonShayan - 2026 - Journal of Cosmetic Dermatology - Wiley Online Library

摘要

背景

生物技术已显著影响化妆品行业，特别是通过整合具有皮肤护理再生特性的植物干细胞。

目标

本综述旨在评估植物干细胞在化妆品中使用的潜在益处和挑战，同时讨论其在皮肤护理产品中的应用未来方向。

患者/方法

本综述综合了现有文献，探讨了植物干细胞的再生能力、对抗衰老的作用、促进皮肤修复以及提供紫外线损伤防护的效果。研究还考察了植物细胞培养等生物技术方法，这些方法可减轻与原材料相关的问题。

结果

植物干细胞表现出自我更新和分化能力，这对组织再生和皮肤愈合至关重要。尽管它们具有优势，化妆品行业仍面临不一致的术语、监管挑战、高生产成本以及缺乏临床验证的营销策略等障碍。

结论

虽然植物干细胞技术为皮肤护理提供了令人期待的进展，但化妆品行业必须解决监管和验证问题，以确保消费者安全和产品功效。未来研究应侧重于建立标准化实践和临床试验，以证实干细胞基础化妆品产品的声明。

缩写

1 引言

生物技术通过创造新的方法来生产活性成分，这些成分可以减缓皮肤衰老[1]。目前一个重要研究领域是植物干细胞，尤其是它们在化妆品配方中的应用及其对皮肤的影响[2]。植物具有强大的再生能力，使其能够在压力条件下修复受损组织，甚至生长成新的植物[3]。1902年，奥地利植物学家Gottlieb Haberlandt首次解释了完全发育的植物细胞可以形成愈伤组织，并提出每个植物细胞都能再生整株植物。后来的研究表明，生长素有助于愈伤组织形成根系，而细胞分裂素主要负责茎形成[4]。植物干细胞位于称为分生组织的特定区域，分为初生和次生分生组织。初生分生组织包括顶端、节间和生殖分生组织，而次生分生组织包括形成层、木栓形成层和愈伤组织[5]。植物干细胞生长的主要控制系统通过顶端分生组织中WUSCHEL和CLAVATA3蛋白之间的相互作用工作。WUS蛋白在将普通植物细胞转化为干细胞方面具有重要作用[6]。

干细胞是未分化的细胞，具有自我更新和多向分化能力，这是它们在再生医学中核心地位的基础[7]。它们可以自我更新并分化成特化细胞类型，这对于维持多生物体组织健康很重要[8]。它们的再生能力有助于修复受损细胞并支持体内组织平衡[9]。这些生物特性在美学和化妆品应用中引起了显著兴趣，其中恢复和再生组织结构和功能是主要目标。在再生皮肤学和美容手术中，基于干细胞的方法旨在解决与衰老、损伤或美容改变相关的结构和功能退化，促进有助于组织修复、新生血管形成和细胞外基质合成的细胞机制[10]。

植物干细胞与许多积极效果相关联，例如增加成纤维细胞活性和寿命，如Gardenia jasminoides和Oryza sativa[11]；通过使用如Capsicum annuum、Symphytum officinale和Opuntia物种提高皮肤弹性[12]；通过Opuntia物种和Panax ginseng控制细胞分裂并帮助修复受损皮肤细胞[13]；支持DNA修复并减少氧化应激，如使用Lycopersicon esculentum、Rubus ideaus和Citrus limon；并使用Opuntia ficus indica和Dolichos biflorus保护皮肤免受紫外线损伤[14]。

在研究的各种干细胞类型中，间充质干细胞(MSCs)因其相对容易获取、多能性和免疫调节特性，成为皮肤和美学指征中研究最广泛的。MSCs通过直接分化成皮肤相关谱系和旁分泌信号传导来发挥治疗效果，其分泌的生长因子和细胞因子刺激内源性修复途径，调节炎症，并增强胶原蛋白和弹性蛋白等基质形成，这对皮肤再生和伤口愈合至关重要[15,16]。除了直接的基于细胞的疗法外，干细胞衍生分泌组的概念日益突出，提供了潜在的化妆品益处，而无需处理活细胞相关的监管和安全复杂性[17]。

在化妆品中使用整株植物面临许多挑战，包括生长缓慢、依赖季节性收获、活性化合物水平不稳定以及有毒代谢物的存在，这些限制了其更广泛的应用[18]。植物细胞培养方法通过允许植物细胞、组织或器官在受控、无菌和营养丰富的条件下生长，为这些问题提供了解决方案[18]。这种技术使能够生产自然界中稀有或化学上难以合成的生物活性化合物。因此，通过这种方法生产的植物干细胞提取物现在广泛用于日常和专业化妆品中。例如，Carthamus tinctorius的红花色素和红花醌，以及Catharanthus roseus或长春花中的美白剂如熊果苷[19]。生产过程从选择适当的植物材料开始，随后是灭菌、愈伤组织诱导和在适当培养基如Murashige和Skoog中的重复继代培养[20]。选择显示最高生物量生产和最快生长的细胞系进行大规模生产[21]。然后使用高压均质化破碎细胞并释放活性化合物。之后，植物干细胞提取物被封装在不同的载体系统中，以提高其在化妆品产品中的递送[22]。

尽管有前景的临床前结果和早期临床报告，将干细胞技术转化为常规化妆品实践面临几个挑战，包括高质量临床证据的实质性差距、细胞处理和递送标准化协议的局限性以及关于安全性和功效的监管不确定性[23,24]。此外，大多数市售化妆品声称与"干细胞"相关的益处，但缺乏机制或结果的严格科学验证；这一问题强调了谨慎和严格研究的必要性[25]。本综述批判性地综合了干细胞在化妆品应用中的当前科学证据，强调最新进展、现有局限性和新兴方向，以指导安全有效的临床转化。

2 全球化妆品行业的植物干细胞技术

如今，许多制药和化妆品公司使用生物反应器生产满足高质量标准的创新产品。最重要的一种技术是在体外植物细胞培养，用于为化妆品目的繁殖植物干细胞。该过程通常从选择特定植物部分(如叶子、果实或根部)开始。这些部分被处理，提取的干细胞被放置在琼脂平板上诱导愈伤组织形成[26]。当转移到液体培养中时，细胞继续生长和增殖。对于大规模生产，使用特殊生物反应器维持稳定、受控的生长条件[27]。生长充足后，干细胞受到高压以破坏其膜并释放生物活性化合物到周围介质中[28]。

例如，Unhwa Corp.开发并专利了来自人参形成层植物干细胞系的抗衰老和抗氧化化妆品配方。该产品通过减少活性氧的形成来显示抗氧化作用，活性氧是由于紫外线照射导致皮肤老化的最主要原因之一。研究还表明，不同年龄的人参植物的叶提取物具有不同的抗氧化活性，这与年龄较大的植物中更高的皂苷含量相关[29,30]。生物反应器培养的使用也扩展到其他植物，如Haberlea rhodopensis、Rosa damascena和Calendula officinalis[14]。一个著名的例子是Mibelle Biochemistry的工作，他们从稀有瑞士苹果品种Uttwiler Spätlauber引入苹果干细胞脂质体。这种产品，称为PhytoCellTec Malus domestica，在临床研究中显示出明确的抗皱效果，在使用2周后减少皱纹深度约8%，4周后减少15%。Mibelle还生产了其他植物干细胞提取物，如Argania spinosa、Saponaria pumila和Vitis vinifera用于化妆品应用[18]。

另一个有趣的例子来自一个意大利研究团队，他们成功地在无菌实验室条件下培养了Syringa vulgaris植物细胞[1]。从愈伤组织培养获得的这些细胞悬浮液显示出强效抗氧化活性，并能够抑制脂氧合酶和5-α还原酶，这是抗脱发和抗炎效果的重要靶点。此外，这些细胞还显示出强效的抗酪氨酸酶活性，导致可见的皮肤美白特性14。

植物干细胞也被用于生物仿生脂质的开发。一个例子是Vytrus Biotech生产的OLEA VITAE，它来自野生橄榄树干细胞。该产品中的植物脂质部分模拟天然细胞脂质的作用，通过改善线粒体活性和增加重要皮肤结构蛋白的产生，提供抗皱、紧致和再生效果[14]。植物干细胞在化妆品中应用的增长兴趣反映了利用生物技术开发更有效、可持续和创新护肤产品的更广泛趋势。使用这些先进技术的前景对化妆品配方的未来持强烈乐观态度，有助于改善皮肤外观和整体皮肤健康(表1)。

3 干细胞提取物的抗氧化和抗衰老益处研究

玉米素，一种在覆盆子干细胞中大量产生的细胞分裂素，是减缓人类细胞衰老的最有效物质之一[14,39]。这种天然抗氧化剂通过保护蛋白质和核酸免受氧化损伤和其他类型的损害。玉米素通过两种主要方式发挥作用：它与铜(II)离子形成复合物，激活超氧化物歧化酶，这是体内抗氧化防御的关键酶；它刺激DNA修复酶的产生，保护免受氧化应激。通过防止8-oxo-dG(一种DNA损伤的氧化标记物)的形成，玉米素保护细胞DNA。此外，作为天然生长激素，它改善表皮屏障功能，促进角质形成细胞产生，并减少皮肤水分流失，对增强皮肤干细胞功能至关重要[40]。细胞分裂素(包括玉米素)调节各种植物生长过程[41]，但由于它们与其他激素和环境因素的相互作用，以及生理效应的缓慢进程，其确切功能难以定义。

番茄含有丰富的抗氧化化合物，如番茄红素、抗坏血酸、黄酮类和酚酸，对保护皮肤免受重金属毒性显示出希望[42]。番茄干细胞提取物含有植物螯合肽，它们是强效的金属结合蛋白，通过抑制胶原酶活性防止重金属引起的胶原蛋白损伤[43]。此外，Coffea bengalensis的干细胞已证明能够通过刺激成纤维细胞产生胶原蛋白来促进皮肤细胞再生[44]。这些发现支持植物干细胞在抗衰老中的作用，通过促进成纤维细胞活性、促进皮肤再生和修复受损DNA。

法国公司Naolys开发的生姜(Zingiber officinale)叶干细胞甘油提取物也表现出显著的抗衰老效果[45]。在一项涉及22名女性的临床试验中，皮肤质地得到改善，毛孔缩小了50%，在使用仅6天内光泽度减少15%，皮脂产生减少19%[46]。体外研究表明，这些提取物增加了弹性蛋白和纤维合成，同时减少皮脂产生[47]。Naolys还开发了来自Iris pallida(甜鸢尾)、Olea europaea(橄榄树)、Hibiscus rosa(中国木槿)和Camellia sinensis(绿茶)干细胞的甘油提取物，所有这些都显示出对皮肤的抗衰老效果[11,14]。

富含苯丙烷类糖苷(如毛蕊花糖苷)的Buddleja Davidii干细胞培养物提取物表现出强效的抗氧化特性[48]。同样，Syringa vulgaris(丁香)的干细胞培养物富含苯丙烷类，特别是异毛蕊花糖苷，以其抗氧化活性而闻名[49,50]。番茄干细胞提取物研究表明，与果实本身相比，它们含有更高浓度的有益黄酮类和酚酸，显示出总体上更强的抗氧化活性[51]。进一步研究显示，覆盆子干细胞提取物表现出强效的抗氧化活性，其中多酚化合物如阿魏酸和芦丁糖苷是最常见的成分[52]。各种植物干细胞提取物，包括构树、葡萄、木兰、绿茶和白人参，已显示出令人印象深刻的抗氧化特性，其中白人参和绿茶干细胞提取物在中和自由基和清除DPPH自由基方面特别有效[53,54]。

Vichit和Saewan的调查使用了Munpu、Hommali 105和Niawdum等品种的稻米种子干细胞来评估其抗衰老潜力[55]。稻米含有维生素E、γ-谷维素和花青素等生物活性化合物，有助于减少动脉粥样硬化斑块和抑制癌细胞生长等健康益处[56,57]。稻米愈伤组织培养物已显示出增强的抗氧化活性和显著的抗衰老效果，特别是促进角质形成细胞增殖和减少炎症[55,58]。局部应用红米愈伤组织提取物可改善皮肤弹性、水分，同时减少黑色素产生。志愿者的临床研究表明，5%红米干细胞提取物产品显著改善了皮肤水分和柔韧性[58]。同样，经等离子体治疗处理的稻米干细胞显示人类成纤维细胞增殖增加和胶原蛋白合成改善，表明稻米干细胞在皮肤再生方面的潜力[59]。

另一项研究调查了将Olea europaea(橄榄树)干细胞提取物整合到化妆品乳霜中的使用。该提取物被发现可减少激光治疗引起的红斑和色素沉着，同时改善皮肤弹性。处理过的皮肤活检样本显示显著的再生活性，加强了基于植物干细胞的产品促进皮肤再生和修复的功效[60]。这些研究共同强调了植物干细胞提取物在抗衰老疗法中的巨大潜力，为皮肤提供抗氧化和再生益处。这些天然生物活性化合物来源不仅对抗氧化应激，还促进皮肤更新、胶原蛋白产生和整体皮肤健康(表2)。

4 探索用于伤口愈合和皮肤修复的干细胞疗法

几项研究调查了水果提取物的伤口愈合效果，特别是Rhus coriaria，在皮肤损伤模型中。Gabr和Alghadir研究了含有单宁酸、鞣质、杨梅黄酮和槲皮素等活性化合物的R. coriaria水果水提物。他们的研究结果表明，这种提取物的局部应用可以加速感染和非感染大鼠皮肤的伤口愈合。这种效果主要与它通过增加髓过氧化物酶和金属基质蛋白酶8的活性来控制炎症的能力相关[14,66]。在另一项体内研究中，从R. coriaria水果的乙醇提取物制备的水凝胶应用于大鼠伤口，并被发现能刺激羟脯氨酸和一氧化氮的产生，从而加速愈合[66,67]。

Yu Jin Won等人进行的额外研究表明，来自Rosa damascena干细胞(RSCs)的提取物对皮肤健康有益。他们的研究关注于从培养的RSCs释放的外泌体样颗粒(RSCEs)，并表明这些颗粒对人类毛乳头细胞无毒性。RSCEs有助于关闭划痕伤口并增加人类真皮成纤维细胞的增殖。它们还减少黑素细胞中的黑色素产生，并降低脂多糖(LPS)激活的Raw264.7细胞中的IL-6水平[68,69]。这些结果表明RSCEs具有多种有益作用，包括支持成纤维细胞生长、调节色素沉着和减少炎症，使其在美容皮肤治疗中具有前景。

在另一项调查中，Cho等人研究了雪绒花(Leontopodium alpinum)愈伤组织培养物提取物(LACCE)对皮肤再生的影响。他们的体外和体内实验证明LACCE通过影响人角质形成细胞中的分子途径改善皮肤和面部组织再生[64,65]。RNA测序分析显示，LACCE增加了与角质化和角质化相关的基因表达，这对强健的皮肤屏障至关重要。同时，它降低了与应激相关的基因并增加了发育调节相关基因的表达，表明其在抗衰老化妆品产品中的巨大潜力[31,65]。

Guidoni等人还研究了来自Coffea canephora的干细胞的抗炎和组织愈合效果。他们从C. canephora叶干细胞(LSCECC)制备了一种脂质体制剂，并使用具有全层皮肤伤口的大鼠模型研究其伤口愈合能力[70]。经LSCECC处理的伤口显示出更快的再上皮化和显著的伤口大小减少，分别在第7、10和14天减少了36.4%、42.4%和87.5%。这些伤口还显示出更好的肉芽组织形成、平衡的炎症反应和改善的疤痕质量。这种愈合活性与转化生长因子-β和血管内皮生长因子等生长因子产生增加以及胶原纤维形成和组织改善相关[31]。总体而言，这些研究表明，植物干细胞提取物作为皮肤再生和伤口修复的有力剂，因为它们能够修复组织、控制炎症和改善皮肤屏障功能。

同时，干细胞用于伤口愈合和皮肤修复面临重大监管和伦理挑战。在欧盟，干细胞用于伤口愈合和皮肤修复的监管使用受到《第1223/2009号条例》中化妆品产品的法定定义的显著限制。该条例将化妆品产品定义为旨在与人体外部部分接触的物质或混合物，主要或唯一目的是清洁、香化、改变外观、保护、保持良好状态或校正体味[71,72]。重要的是，该定义明确排除了旨在治疗或治愈疾病或恢复、校正或修改生理功能的产品，这些活动属于药品或医疗器械的范畴。由于用于伤口愈合和皮肤修复的基于干细胞的疗法通过细胞和分子水平的生物活性发挥作用——通常涉及组织再生、免疫调节和血管生成——在欧盟法律下，它们通常被归类为先进治疗医药产品(ATMP)，而不是化妆品[73]。因此，此类产品需遵循严格的监管途径，包括临床试验、按照良好生产规范(GMP)进行制造和集中授权程序[74]。这些监管边界限制了活性干细胞或干细胞衍生再生声明在化妆品配方中的整合，要求化妆品应用保持在非治疗性表面效果范围内，并与化妆品监管框架一致[75,76]。

5 植物干细胞在UV防护中的作用

生物技术生长的分生植物细胞产生的次级代谢物在体内和体外研究中显示出保护人类皮肤免受UV损伤的强能力，特别是在角质形成细胞培养中。这些代谢物具有特殊的分子结构，由浓缩的芳香族5和6碳环组成，具有几个羟基，这使它们成为有效的光保护剂。这种结构使它们能够高效吸收UV-A和UV-B辐射，并像防晒霜一样发挥作用，而不会引起有害的光化学反应。许多糖基化代谢物还显示出更高的光稳定性，对UV-A降解具有抗性[77]。

从分生植物细胞衍生的活性化合物也已被证明可以有效保护皮肤成纤维细胞和内皮细胞免受UV和细菌相关损伤。当角质形成细胞暴露于细菌脂多糖或炎症细胞因子时，用这些活性化合物处理显著减少了活性氧和炎症细胞因子的产生。这些效果与非甾体抗炎药物和局部皮质类固醇的作用类似[78,79]。用合适诱导物处理的植物细胞培养也是小分子抗氧化剂的丰富来源，这些抗氧化剂直接和间接调节氧化应激。因为这些小分子与人类皮肤细胞兼容，它们非常适合调节皮肤中的氧化平衡[80]。例如，Vitis vinifera(葡萄)含有高水平的酚酸、儿茶素和花青素，作为强效自由基清除剂和抗氧化剂[81]。

研究还表明，将一种称为PhytoCellTec Solar Vitis的葡萄干细胞提取物应用于表皮干细胞，使其集落形成效率提高了86%[62]。此外，该提取物保护细胞免受紫外线损伤，在未处理的细胞中通常导致约50%的集落形成减少。在临床研究中，含有葡萄干细胞提取物的防晒乳液能够减少皮肤上紫外线引起的红斑14,63。

6 毛囊衰老

苹果干细胞，尤其是来自Uttwiler Spätlauber苹果品种的，已被广泛研究用于其延缓皮肤衰老和改善毛囊健康的能力。Mibelle AG Biochemistry进行的一项研究测试了苹果干细胞提取物对处于生长期毛囊的毛囊的影响。在此实验中，一组毛囊仅获得生长营养，而另一组用0.2%苹果干细胞提取物处理。为创造适当的生长条件，两组都使用从面部提升手术后获得的皮肤片段进行保护。14天后，用苹果干细胞提取物处理的毛囊继续生长，而未经处理的毛囊开始因衰老和细胞凋亡而缩小。这些发现清楚地表明植物干细胞提取物可以支持延长毛发生长并延缓毛囊衰老，使其成为毛发再生治疗的有希望选择。

7 确保干细胞在化妆品中安全有效使用的挑战

总体而言，干细胞在化妆品产品中的使用受到科学、技术和监管限制。从科学角度来看，活的干细胞在受控实验室条件外本质上不稳定，无法在标准化妆品配制过程中存活，这些过程涉及防腐剂、乳化剂和长期储存。此外，完整的干细胞无法穿透皮肤屏障，且再生或组织修复的声明将意味着超越化妆品允许的表面效果的生物活性。

在干细胞化妆品产品声明中使用清晰和正确的术语非常重要。在大多数情况下，当公司使用"植物干细胞"这一术语时，他们实际上指的是原始植物细胞提取物，而非活的干细胞本身。即使广告可能暗示其他情况，大多数护肤产品只含有干细胞提取物，而不是实际的活干细胞。此外，培养的植物干细胞不能直接添加到化妆品配方中，因为它们无法在化妆品处理或防腐剂中存活，无法穿透皮肤(由于其大小和刚性细胞壁)，也无法在人类皮肤中保持生物活性或功能[14]。

干细胞相关产品的直接面向消费者的营销现在很普遍，全球许多公司都提供这些产品。其中一些产品实际上包含与干细胞相关的材料，但并未始终得到适当监管或临床测试。其他产品被标记为干细胞产品，但实际上不含任何干细胞。由于干细胞是生物材料，必须谨慎处理[75,82]。制备干细胞相关化妆品成分的实验室必须遵循严格规定。还必须明确定义生产步骤，如组织来源、采集程序、细胞分离、培养方法、表型鉴定和应用方法。此外，需要详细的临床研究来证明这些产品的安全性[75,83]。这些限制因化妆品监管框架而加剧，该框架不要求市场进入前的强制性临床试验。与医药产品不同，化妆品主要评估安全性，而非治疗功效[84,85]。虽然制造商必须编制化妆品产品安全报告并确保声明真实且有充分依据，但这种依据不一定涉及随机对照临床试验，可能依赖体外数据、成分级证据或消费者感知研究[75,86]。因此，化妆品中的干细胞相关声明通常围绕间接或保护性效果进行构建——如抗氧化活性或支持皮肤外观——而非真正的再生结果。为保护公众，基于干细胞的化妆品产品必须严格遵守国家药品和医学当局制定的广告规则和安全指南。这个问题不仅限于干细胞化妆品，而是适用于整个化妆品行业。许多新产品在充分临床测试前进入市场，主要是因为监管系统无法跟上行业快速增长。为跟上市场需求和社交媒体趋势，一些公司可能发布未经充分批准或测试的产品。因此，教育消费者了解审批流程、安全标准和可能风险非常重要，使他们能够做出更好的选择并报告任何可疑做法[87]。

8 结论

干细胞相关技术通过引入生物活性提取物和细胞衍生因子，扩展了化妆品应用的范围，这些提取物和因子支持皮肤保护、抗衰老和改善皮肤外观，并将创新概念引入化妆品科学，特别是通过使用干细胞衍生提取物和生物活性化合物支持皮肤外观和保护。虽然真正的再生效果仍在化妆品领域之外，但生物技术、成分处理和机制理解的持续进步使更复杂和科学依据充分的化妆品配方成为可能。这些发展强调了干细胞启发的创新在化妆品中的日益增长作用，前提是在监管定义、安全要求和基于证据的声明范围内进行。然而，其应用从根本上受到生物可行性以及严格监管边界的限制，这些边界将化妆品产品与医疗治疗区分开来。目前的化妆品配方不能包含活的干细胞，也不能合法地声称具有再生或伤口愈合作用，否则将超出化妆品产品的法律定义，特别是在欧盟监管框架下。此外，化妆品缺乏强制性临床试验，这使制造商有更大责任确保声明有科学依据且清楚传达。该领域未来的进展将取决于保持化妆品和治疗意图之间的明确区分以及提高透明度。

9 作者贡献

Farid KarkonShayan, Nasim Saderi, Iman Morshedi, Behnaz Ghamari, 和 Sepideh KarkonShayan：概念化、原始草稿写作、审阅和编辑，以及监督。

10 致谢

作者无任何报告。

11 资金

作者无任何报告。

12 伦理声明

作者无任何报告。

13 同意

作者无任何报告。

14 利益冲突

作者声明无利益冲突。

15 数据可用性声明

数据共享不适用于本文，因为本研究未产生或分析任何数据集。

【全文结束】