Abstrakcyjny:Rośliny są głównym źródłem związków bioaktywnych, które można wykorzystać do formułowania produktów kosmetycznych. Ekstrakty roślinne mają wiele udowodnionych korzyści zdrowotnych, między innymi właściwości przeciwstarzeniowe i pielęgnacyjne. Jednak wraz ze zwiększonym zapotrzebowaniem na produkty kosmetyczne pochodzenia roślinnego istnieje kluczowy warunek wstępny dla ustanowienia alternatywnych podejść do konwencjonalnych metod w celu zapewnienia wystarczającej biomasy do zrównoważonej produkcji. Techniki kultur tkankowych roślin, takie jak kultury korzeniowe in vitro, mikrorozmnażanie czy kalogeneza, dają możliwość wytworzenia znacznych ilości związków bioaktywnych niezależnie od czynników zewnętrznych mogących wpływać na ich wytwarzanie. Tę produkcję można również znacznie zwiększyć dzięki wdrożeniu innych podejść biotechnologicznych, takich jak elicytacja, inżynieria metaboliczna, podawanie prekursorów i / lub składników odżywczych, immobilizacja i przepuszczalność. Praca ta miała na celu ocenę potencjału narzędzi biotechnologicznych do wytwarzania związków bioaktywnych, ze szczególnym uwzględnieniem związków bioaktywnych o właściwościach przeciwstarzeniowych, które można wykorzystać do opracowania produktów kosmeceutycznych o zielonej etykiecie. Ponadto omówiono również niektóre przykłady demonstrujące wykorzystanie technik hodowli tkanek roślinnych do produkcji wysokowartościowych składników bioaktywnych do zastosowań kosmeceutycznych, pokazując znaczenie tych narzędzi i podejść dla zrównoważonej produkcji produktów kosmetycznych pochodzenia roślinnego.

Glikozyd cistanche może również zwiększać aktywność SOD w tkankach serca i wątroby oraz znacznie zmniejszać zawartość lipofuscyny i MDA w każdej tkance, skutecznie wymiatając różne reaktywne rodniki tlenowe (OH-, H₂O₂, itp.) i chroniąc przed uszkodzeniem DNA spowodowanym przez rodniki OH. Glikozydy fenyloetanoidowe Cistanche mają silne zdolności wymiatania wolnych rodników, wyższą zdolność redukującą niż witamina C, poprawiają aktywność SOD w zawiesinie plemników, zmniejszają zawartość MDA oraz mają pewien wpływ ochronny na funkcję błony plemników. Polisacharydy Cistanche mogą zwiększać aktywność SOD i GSH-Px w erytrocytach i tkankach płuc eksperymentalnie starzejących się myszy wywołaną przez D-galaktozę, a także zmniejszać zawartość MDA i kolagenu w płucach i osoczu oraz zwiększać zawartość elastyny, mają dobry efekt zmiatania DPPH, przedłuża czas niedotlenienia u starzejących się myszy, poprawia aktywność SOD w surowicy i opóźnia fizjologiczną degenerację płuc u doświadczalnie starzejących się myszy Eksperymenty z degeneracją morfologiczną komórek wykazały, że Cistanche ma dobrą zdolność przeciwutleniającą i ma potencjał, aby być lekiem do zapobiegania i leczenia chorób związanych ze starzeniem się skóry. Jednocześnie echinakozyd w Cistanche ma znaczną zdolność do wychwytywania wolnych rodników DPPH i może wychwytywać reaktywne formy tlenu, zapobiegać degradacji kolagenu wywołanej przez wolne rodniki, a także ma dobry wpływ na naprawę uszkodzeń anionów wolnych rodników tyminy.

Kliknij Jak wziąć Cistanche

【Więcej informacji:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

1. Wstęp

Światowy przemysł kosmetyczny przeżywa szybki wzrost ze względu na wzrost świadomości piękna i rosnące zainteresowanie pielęgnacją, ochroną skóry i produktami kosmetycznymi. Wraz z ekspansją tego lukratywnego sektora wśród konsumentów pojawił się nowy trend na naturalne, zrównoważone i ekologiczne produkty kosmetyczne zamiast syntetycznych, zwiększając światowy rynek ekstraktów roślinnych [1]. Na przykład wielkość tego rynku została wyceniona na 10,19 mld USD w 2021 roku i oczekuje się, że wzrośnie wykładniczo do 22,49 mld USD w 2030 roku [2,3]. To duże zainteresowanie jest uzasadnione wyjątkowymi właściwościami terapeutycznymi ekstraktów roślinnych, które nie powodują skutków ubocznych lub są one nieliczne [4].

Rośliny zawsze były głównym źródłem składników bioaktywnych o szerokim spektrum zastosowań. Mają udowodnione korzyści zdrowotne i dobre samopoczucie, w tym dostarczanie przeciwutleniaczy i ochronę przed promieniowaniem UV, a także właściwości przeciwzmarszczkowe, przeciwnowotworowe, przeciwstarzeniowe i zmieniające skórę (wybielające, nawilżające lub kojące) [5]. Jednak ze względu na duże zapotrzebowanie na produkty kosmetyczne pochodzenia roślinnego, obecnie kilka gatunków roślin jest nadmiernie eksploatowanych (pobieranych w dużych ilościach z ich naturalnych siedlisk) lub zagrożonych. Ponadto wyzwania, takie jak powolny wzrost, sezonowe zbiory, obecność toksycznych związków w ich składzie chemicznym oraz różnice w związkach bioaktywnych zarówno między roślinami, jak i między zbiorami, mogą być czynnikami ograniczającymi ich potencjalne zastosowanie w przemyśle kosmetycznym [4]. Ograniczenia te można przezwyciężyć dzięki zastosowaniu technik hodowli tkanek roślinnych w połączeniu z narzędziami i podejściami biotechnologicznymi.

Techniki hodowli tkanek roślinnych stanowią atrakcyjną alternatywę dla produkcji związków bioaktywnych. Można je łatwo zdefiniować jako techniki biotechnologiczne, które polegają na wykorzystaniu odżywczych pożywek hodowlanych i kontrolowanych warunkach aseptycznych w celu zapewnienia hodowli i rozwoju komórek roślinnych, tkanek i organów [6]. Technologia ta wykazuje wiele zalet w porównaniu z konwencjonalnymi praktykami rolniczymi, takimi jak (i) produkcja metabolitów wtórnych, która zachodzi niezależnie od wewnętrznych lub zewnętrznych czynników, które mogą wpływać na wzrost i plony upraw, (ii) plon pożądanych składników fitochemicznych poprzez zapewnienie stałej produkcji oraz (iii) produkcję w kontrolowanych warunkach, ograniczając tym samym ryzyko zanieczyszczenia agrochemikaliami (pestycydami, insektycydami, herbicydami, nawozami chemicznymi) [7].

Do tej pory wiele produktów z zieloną etykietą (produktów pochodzenia roślinnego) opracowano przy użyciu technik hodowli tkanek roślinnych. Część z nich ma zastosowanie w kosmetyce, a dokładniej w leczeniu starzenia się skóry i zaburzeń skórnych powstałych w wyniku narażenia skóry na czynniki zewnętrzne [5,8]. Dlatego głównym celem tego wszechstronnego przeglądu jest przedstawienie zwięzłego przeglądu szerokich zastosowań technik hodowli tkanek roślinnych i podejść biotechnologicznych do produkcji wysokowartościowych związków bioaktywnych, które mogą być stosowane w recepturze produktów kosmetycznych, ze szczególnym uwzględnieniem na zapobieganie zaburzeniom skóry i cząsteczki przeciwstarzeniowe skóry. W przeglądzie uwzględniono również kilka przykładów preparatów kosmetycznych, które zostały opatentowane w ciągu ostatniej dekady, w których zastosowano techniki hodowli tkanek roślinnych w celu wytworzenia aktywnych cząsteczek w tych preparatach.

2. Starzenie się skóry: znaczenie i przyczyny

2.1. Struktura anatomiczna skóry i kluczowe funkcje

Skóra jest głównym organem ludzkiego ciała i stanowi jedną szóstą całkowitej masy ludzkiego ciała. Skóra jest anatomicznie zbudowana z trzech głównych warstw: naskórka, skóry właściwej i tkanki podskórnej, zwanej również tkanką podskórną (ryc. 1) [9]. Warstwa zewnętrzna (naskórek) składa się z pięciu odrębnych warstw: warstwy podstawnej (stratum basal), warstwy kolczystej (stratum spinosum), warstwy ziarnistej (stratum granulosum), warstwy przezroczystej (stratum lucidum) i warstwy rogowej (stratum corneum) [10]. . Skóra właściwa, która jest warstwą środkową, jest misternie połączona z naskórkiem przez błonę podstawną. W przeciwieństwie do naskórka, który składa się z różnych warstw komórkowych tkanek, skóra właściwa zawiera przede wszystkim macierz zewnątrzkomórkową (ECM), składnik bezkomórkowy. Ta bezkomórkowa macierz jest utworzona głównie z włókien kolagenowych, które stanowią 75 procent suchej masy skóry i zapewniają plastyczną wytrzymałość i elastyczność [11]. Oprócz kolagenu, białka ECM obejmują elastynę i glikoproteiny, które zawierają pory potowe i mieszki włosowe oraz zawierają układ limfatyczny, naczyniowy i neuronalny [9]. Trzecia warstwa, podskórna, zawiera komórki tłuszczowe (adipocyty) przegrupowane w zraziki tłuszczowe, które tworzą luźną tkankę łączną [12].

Skóra pełni wiele funkcji. Zapewnia chemiczną i fizyczną ochronę organizmu przed urazami zewnętrznymi, takimi jak patogeny, promieniowanie UV, zagrożenia chemiczne, odwodnienie i wahania temperatury [8]. Zapewnia również gospodarkę wodno-elektrolitową (gruczoły potowe i bariera naskórkowa) i termoregulację (termoreceptory) oraz bierze udział w odpowiedzi immunologicznej (tkanki limfatyczne związane ze skórą (SALT)). Obecność zakończeń nerwowych, takich jak ciałka Meissnera, Paciniana i Ruffiniego, wraz z cebulkami Krause'a i komórkami Merkla, nadaje skórze funkcję czuciową. Inna ważna funkcja związana jest z homeostazą, metabolizmem, magazynowaniem, selektywnym wchłanianiem i eliminacją substancji [12]. Oprócz tych funkcji biologicznych, skóra odgrywa rolę w atrakcyjności fizycznej (ryc. 1) [9].

2.2. Starzenie się skóry

Starzenie się skóry jest jednym z najczęstszych problemów dermatologicznych dotykających ludzką skórę. Zwykle charakteryzuje się utratą elastyczności i kolorytu skóry, pojawieniem się drobnych zmarszczek i plam starczych oraz brakiem gojenia się ran. Starzenie się skóry jest wieloczynnikowym procesem napędzanym zarówno czynnikami wewnętrznymi (tło genetyczne, hormony, czas itp.), jak i zewnętrznymi (zanieczyszczenie, ekspozycja na promieniowanie UV itp.) [15]. Biologicznie charakteryzuje się zmianami w naskórku i połączeniach skórno-naskórkowych, wraz z ogólną degradacją macierzy zewnątrzkomórkowej skóry. To ostatnie jest najczęściej spowodowane zmianami we włóknach kolagenu i elastyny ​​[16]. Starzenie się skóry może nastąpić z powodu czasu (starzenie chronologiczne wynikające z czynników wewnętrznych) lub fotostarzenia (fotostarzenie skóry spowodowane czynnikami zewnętrznymi). Starzenie chronologiczne powoduje zmniejszenie się warstw skóry właściwej i naskórka, zmniejszenie liczby zakończeń nerwowych oraz produkcję hormonów płciowych, co prowadzi do utraty wrażliwości. Ten proces starzenia się skóry występuje głównie z powodu nadmiernej akumulacji reaktywnych form tlenu (ROS). Ogólnie przyjmuje się, że 1,5–5% tlenu zużywanego przez komórki jest przekształcane w procesach wewnętrznych w RFT [8]. RFT mogą być wytwarzane w mitochondriach (keratynocyty i fibroblasty), retikulum endoplazmatycznym (cytochrom P450) i cytozolu (ROS wytwarzane w wyniku metabolizmu kwasu arachidonowego) [17]. Produkcja ROS może być wyzwalana przez nadekspresję interleukin. Oprócz wzrostu produkcji ROS, starzenie się skóry jest również związane z odpowiednio wysoką i niską ekspresją metaloproteinaz macierzy (MMP) i inhibitorów MMP (TIMP). Udowodniono, że zmiany w ekspresji tych specyficznych proteinaz są związane ze zmianami w ilości ROS. Zwiększone ilości ROS prowadzą do regulacji w górę białka aktywatora -1 (AP-1), co z kolei powoduje degradację kolagenu przez MMP i wyzwala aktywację jądrowego czynnika kappa B (NF-κB ) oraz zespół odpowiedzi zapalnych [8].

Starzenie się skóry jest bardziej widoczne w przypadku skóry fotostarzonej z głębszymi zmarszczkami, bardziej zauważalną utratą elastyczności i szorstką teksturą skóry [8]. W ten proces fizjologiczny zaangażowane są różne stresory komórkowe, takie jak (i) zmiany w organizacji chromatyny, (ii) skrócenie telomerów, (iii) dysfunkcja mitochondriów, (iv) aktywacja onkogenu, (v) nici epigenetyczne, (vi) zapalenie i (vii ) immunosupresja [15,18]. Stres oksydacyjny wywołany przez UVR jest główną przyczyną fotostarzenia. Ekspozycja skóry na promieniowanie UV indukuje aktywację układu neuroendokrynnego. Ta aktywacja zachodzi albo przez mediatory chemiczne, albo przez transmisję nerwową [8]. Ponadto oś podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA) jest również aktywowana przez fotostarzenie, co prowadzi do indukcji odpowiedzi homeostatycznych w celu złagodzenia uszkodzeń. Uszkodzenie DNA wywołane przez UV-R występuje z powodu braku równowagi RFT, co prowadzi do produkcji specyficznego markera uszkodzenia oksydacyjnego DNA, 8-hydroksy-2′-deoksyguanozyny (8-OH-dG ) [19]. Ponadto inne markery, takie jak interleukina-6 (IL-6), czynnik martwicy nowotworów (TNF-) i enzymy cyklooksygenazy, są również aktywowane przez ROS. Na poziomie ekspresji genów akumulacja ROS wyzwala ekspresję NF-κB i ekspresję indukowalnej syntazy tlenku azotu (iNOS), która ułatwia hiperprzepuszczalność i angiogenezę poprzez regulację w górę czynnika wzrostu śródbłonka naczyń (VEGF) [20]. Oprócz NF-κB aktywowane są również kinazy białkowe aktywowane mitogenem (MAPK), zwiększając w ten sposób transkrypcję genu MMP. Regulacja w górę genów MMP negatywnie wpływa na homeostazę ECM i wyzwala degradację elastyny ​​i kolagenu [8].

3. Bioaktywne związki pochodzenia roślinnego o właściwościach przeciwstarzeniowych

Bioaktywne związki pochodzenia roślinnego (PDBC) pochodzące z metabolizmu roślin generalnie wykazują właściwości przeciwutleniające, przeciwzapalne i przeciwbakteryjne, a także mają obiecujące właściwości przeciwstarzeniowe [21,22]. Powszechnie znane jako metabolity wtórne, PDBC to pierwiastki chemiczne, które nie biorą bezpośredniego udziału w normalnych procesach wzrostu roślin [21]. Zwykle są produkowane w odpowiedzi na ograniczenia środowiskowe jako obrona przed drapieżnikami, patogenami lub promieniowaniem UV; dla konkurencji międzygatunkowej między gatunkami; lub wspomagające rozmnażanie (feromony, barwniki i atrakcyjne zapachy) [23]. Te naturalne związki można podzielić na witaminy (witaminy C i E), polifenole (flawonoidy, kwasy fenolowe, stylbeny i lignany) oraz grupy terpenoidowe [24].

3.1. Główne ścieżki produkcji związków bioaktywnych pochodzenia roślinnego

Związki bioaktywne pochodzenia roślinnego wykazują znaczną aktywność biologiczną. Te wartościowe molekuły od wieków są pozyskiwane z roślin zbieranych z natury. Jednak biorąc pod uwagę niską wydajność produkcji tych cząsteczek, wraz z rozwojem chemii syntetycznej, odkryciem inżynierii mikrobiologicznej i grzybowej (produkcja heterologiczna) oraz rozwojem technik hodowli tkanek roślinnych pojawiło się kilka alternatyw. Komercyjna dostawa PDBC jest zwykle głównym problemem związanym z dostępnością związków. Na przykład powszechnie przyjmuje się, że występowanie metabolitów wtórnych jest często ograniczone do mniej niż 1 procent suchej masy rośliny [25,26]. Zatem naturalny zbiór jest zwykle niepraktyczny, ponieważ nie może dostarczyć wystarczającej ilości pożądanego związku [27]. Na przykład do wyprodukowania 38 mg -3-glukozydu kwercetyny potrzeba średnio 1 kg jagód [28]. Naturalne zbiory mogą być również ograniczone sezonową dostępnością materiału roślinnego, tempem jego wzrostu i rozwoju oraz obfitością gatunkową w przyrodzie [29]. Poza niską wydajnością produkcji związków bioaktywnych uzyskiwanych z naturalnych zbiorów, produkcja tych cennych związków przez rośliny zwykle nie jest zadowalająca, gdyż w niektórych przypadkach ich wytwarzanie może być indukowane tylko w określonych warunkach lub na specyficznym dla rośliny etapie rozwoju [30]. ,31].

Syntezę chemiczną można również zaproponować jako alternatywne podejście do produkcji niektórych związków bioaktywnych, takich jak karotenoidy. Chemiczna synteza astaksantyny kosztuje średnio 1000 USD/kg, czyli więcej niż koszt naturalnego zbioru Haematococcus pluvialis [32,33]. Ta alternatywna ścieżka produkcyjna pokazuje jednak kwestie związane ze ścisłymi warunkami zachodzących reakcji chemicznych oraz powstawaniem niepożądanych produktów ubocznych i ubocznych [34,35].

Wraz z odkryciem i rozwojem biotechnologii drobnoustrojów i grzybów pojawiła się inna ścieżka produkcji. Technologia ta, zwana także produkcją heterologiczną, opiera się głównie na wykorzystaniu mikroorganizmów, takich jak drożdże, grzyby lub bakterie. Dzięki temu procesowi kilka molekuł, w tym resweratrol, wtórny metabolit znany ze swojego ogromnego potencjału leczniczego i kosmetycznego (przeciwstarzeniowego), zostało z powodzeniem wyprodukowanych w dużych ilościach przy użyciu genetycznie zmodyfikowanych mikroorganizmów, takich jak Corynebacterium glutamicum, Escherichia coli i Lactococcus lactis lub drożdże rekombinowane, takie jak Saccharomyces cerevisiae [36–39]. Resweratrol jest wytwarzany przez rośliny w zmiennych ilościach, np. 0,36 mg/kg z owoców Viti's vinifera, 1 mg/kg z korzeni Ampelopsis japonica i 7,95 mg/kg z nadziemnej części Morus alba [40]. pozostaje niższa niż zgłaszana przy użyciu rekombinowanych mikroorganizmów. Na przykład produkcja resweratrolu może osiągnąć 812 mg/l lub 2,34 g/l przy użyciu odpowiednio rekombinowanych drożdży lub bakterii [37,41]. Należy zauważyć, że powodzenie produkcji heterologicznej zależy od znajomości i zrozumienia szlaków biosyntezy pożądanych związków bioaktywnych, mimo że kaskada molekularna zaangażowana w biosyntezę kilku związków bioaktywnych została już scharakteryzowana. Jednak główne ograniczenia tej technologii są związane z niską aktywnością enzymów pochodzenia roślinnego w mikrobiologicznych żywicielach (drożdże, bakterie lub grzyby), wraz z niską podażą prekursorów. W związku z tym należy przeprowadzić dalsze badania w celu zidentyfikowania najlepszych kandydujących enzymów i optymalnych warunków, które pozwolą na konwersję pośrednich produktów przemiany materii do pożądanych produktów, co pozwoli uniknąć gromadzenia się cząsteczek pośrednich w mikroorganizmach-gospodarzach [35].

Oprócz produkcji heterologicznej zaproponowano techniki hodowli roślin in vitro jako zrównoważoną alternatywę dla produkcji związków bioaktywnych pochodzenia roślinnego. Techniki te oferują szereg korzyści w porównaniu z wykorzystaniem całych roślin, głównie (i) usunięcie patogenów, (ii) zwiększenie skali produkcji poprzez wykorzystanie bioreaktora po dobrze opanowanym procesie uprawy, co może skutecznie zmniejszyć koszty operacyjne oraz (iii) łatwe oczyszczanie i przetwarzanie produktów naturalnych [42,43]. Tak więc, na tej podstawie, techniki hodowli tkanek roślinnych zostały ostatnio wykorzystane do produkcji składników bioaktywnych. Kilka przykładów podkreśliło skuteczność tych technik, takich jak produkcja taksolu, podofilotoksyny, fitoenu lub berberyny odpowiednio z hodowli komórkowych Taxus sp., Podophyllum hexandrum, Citrus sinensis i Coptis japonica [44-47].

3.2. Dermo-ochronne działanie przeciwutleniaczy pochodzenia roślinnego

Produkty fotoochronne pochodzące z PDBC zyskały w ostatnich dziesięcioleciach coraz większą uwagę, ponieważ mogą zapobiegać stresowi oksydacyjnemu, uszkodzeniom spowodowanym promieniowaniem UVA i rakowi skóry. Naturalne przeciwutleniacze, w tym polifenole, flawonoidy, witamina C i witamina E, są ostatnio stosowane w preparatach przeciwsłonecznych i kosmetykach ze względu na ich wysokie właściwości przeciwutleniające, które mogą tworzyć barierę ochronną przed promieniowaniem UV. Tabele 1 i 2 podsumowują najistotniejsze badania przeprowadzone odpowiednio na ludzkich i mysich liniach komórkowych w celu zbadania dermo-ochronnego działania olejków eterycznych, ekstraktów roślinnych i ekstraktów pochodzących z kultur tkanek roślinnych.

4. Techniki hodowli tkanek roślinnych do produkcji cennych przeciwutleniaczy

Roślinne kultury in vitro mogą być wykorzystywane jako naturalne źródła przeciwutleniaczy [25]. Wykorzystując te systemy hodowlane, cząsteczki przeciwutleniaczy mogą być wytwarzane w dużych ilościach niezależnie od warunków środowiskowych. Można zastosować kilka podejść in vitro, takich jak mikrorozmnażanie, hodowle korzeni in vitro (korzenie owłosione) lub zawiesiny kalusa i komórek.

4.1. Korzenie przybyszowe i korzenie owłosione

Powszechnie wiadomo, że in vivo korzenie wytwarzają w większości przypadków więcej substancji fitochemicznych niż inne organy roślin. Na tej podstawie opracowano technologię opartą na kulturach korzeniowych in vitro do produkcji farmaceutycznych metabolitów wtórnych [76]. In vitro korzenie przybyszowe zapewniają zdolność do produkcji metabolitów przez dłuższy czas w roślinnych systemach hodowli in vitro bez utraty stabilności genetycznej. Ta wyjątkowa właściwość wynika z wysoce zróżnicowanego charakteru kultur korzeni in vitro [77]. Można wyróżnić dwie różne kultury korzeni: nietransformowane i transformowane kultury korzeni włochatych. Nietransformowane korzenie można uzyskać poprzez hodowle eksplantów w obecności określonych fitohormonów, które z większym prawdopodobieństwem są auksynami, takimi jak kwas indolomasłowy (IBA), kwas indol-3-octowy (IAA) lub kwas naftalenooctowy (NAA) ) samodzielnie lub w niektórych przypadkach w połączeniu z cytokininami [78]. W przeciwieństwie do nietransformowanych kultur korzeni, transformowane kultury rozwija się poprzez inokulację eksplantatów roślinnych Agrobacterium rhizogenes. Przekształcone korzenie owłosione uzyskano z wielu gatunków roślin jednoliściennych i dwuliściennych. Sukces tej metody przypisuje się głównie regionowi T-DNA w plazmidzie Ri z Agrobacterium, który odgrywa kluczową rolę w skutecznym wprowadzaniu obcego lub zewnętrznego DNA do genomu jądrowego komórki rośliny gospodarza [77]. Stwierdzono, że proces infekcji jest powiązany z istnieniem genów rol w regionie T-DNA. Geny roli obejmują geny rolA, rolB i rolC i odpowiadają za indukcję biosyntezy metabolitów wtórnych, przy czym rolB jest najsilniejszy spośród trzech genów [79]. Technologia transformacji daje możliwość wprowadzenia obcego genu kodującego enzymy szlaku metabolitów wtórnych roślin leczniczych do komórek roślinnych w celu zwiększenia produkcji określonego metabolitu [77,79]. Niektóre badania wykazały sukces tej technologii w produkcji cząsteczek będących przedmiotem zainteresowania. Do produkcji kwasu rozmarynowego z powodzeniem wykorzystano transformowane korzenie włochate uzyskane z hodowli pędów Salvia officinalis transfekowanych szczepami Agrobacterium rhizogenes A4 i ARCC 15834 [8{29}}]. Kwas rozmarynowy był również wytwarzany z elitarnych korzeni włochatych uzyskanych przez transformację roślin Ocimum basilicum i Dracocephalum Moldavia za pośrednictwem Agrobacterium rhizogene [81,82]. Ilość wytwarzanego kwasu rozmarynowego była nieznacznie zróżnicowana w zależności od gatunku i mieściła się w zakresie od 76,41 mg/g suchej masy uzyskanej przy użyciu kultury korzeni włochatych Ocimum basilicum do 78,05 mg/g suchej masy zarejestrowanej przy użyciu zmodyfikowanych korzeni Dracocephalum Moldavia A. rhizogene [81,82] . Produkcja kwasu rozmarynowego była wcześniej badana przez Shekarchi i in. (2012) w 21 gatunkach roślin należących do rodziny Labiatae uprawianych w naturze [83]. Autorzy wykazali, że zawartość kwasu rozmarynowego wahała się od 0 do 58,8 mg/g s.m. dla różnych gatunków, co było wartością niższą od wartości uzyskanych przy użyciu transformowanych korzeni włochatych. Wydajność produkcji przy użyciu tego systemu hodowli in vitro była wyższa niż w przypadku korzeni hodowanych in vivo, co stanowi realną alternatywę dla produkcji na większą skalę związków o wysokiej wartości.

Powszechnie wiadomo, że związki chemiczne wydzielane przez korzenie stanowią rezerwuar molekuł obronnych wykorzystywanych przez rośliny do wzmacniania ich naturalnych mechanizmów obronnych i obrony przed atakami patogenów [84]. Wiele kultur korzeni włochatych zwróciło uwagę ze względu na ich wysokowartościowe związki fitochemiczne, takie jak resweratrol z Arachis hypogaea, alkaloidy indolowe z Catharanthus roseus, artemizynina z Artemisia annua i kamptotecyna z Camptotheca acuminata lub Ophiorrhiza pumila [85]. Sena i in. (2018) donieśli o obecności glukozynolanów, kwasów hydroksycynamonowych i ich pochodnych glukozydowych w kulturach korzeni owłosionych Brassica rapa. Ekstrakt wodno-alkoholowy wykazywał silne działanie antymelanogenne, silne hamowanie wewnątrzkomórkowej aktywności tyrozynazy oraz znaczną redukcję zawartości melaniny w pierwotnych melanocytach. Ta aktywność antymelanogenna była porównywalna z potencjałem hamowania dobrze znanego syntetycznego leku hamującego tyrozynazę, kwasu kojowego [71]. Ponadto preparat glikoproteinowy otrzymany z tych samych kultur korzeni owłosionych Brassica rapa wykazywał podobną aktywność hipopigmentacyjną i zmniejszał akumulację melaniny poprzez negatywną regulację aktywności tyrozynazy. Zakłócał również kaskadę transdukcji sygnału melanogenezy i regulował ekspresję czynnika transkrypcyjnego związanego z mikroftalmią, który jest znany jako kluczowy regulator syntezy melaniny [71]. Hodowle owłosionych korzeni żeń-szenia Panax z nadekspresją genu PAP1 (produkcja pigmentu antocyjanowego 1) wykazały zwiększoną produkcję związków polifenolowych, w tym antocyjanów [85]. Ponadto ekstrakty wodno-alkoholowe otrzymane z transformowanych kultur korzeni włochatych wykazały wybitne właściwości dermo-ochronne, z silnym działaniem hamującym enzymy elastazy i tyrozynazy [70, {19}}].

【Więcej informacji:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】