Potencjał depigmentacyjny ekstraktów z porostów oceniany w testach in vitro i in vivo cz. 2
Apr 11, 2023
Według odpowiednich badań,Cistanchejest pospolitym ziołem znanym jako „cudowne zioło przedłużające życie”. Jego głównym składnikiem jestcistanozyd, który ma różne efekty, takie jakprzeciwutleniacz, przeciwzapalnyi promocji funkcji odpornościowych. Mechanizm między cistanche a wybielaniem skóry polega na działaniu przeciwutleniającym cistancheglikozydy. Melanina w ludzkiej skórze jest wytwarzana przez utlenianie tyrozyny katalizowane przeztyrozynaza, a reakcja utleniania wymaga udziału tlenu, więc wolne rodniki tlenowe w organizmie stają się ważnym czynnikiem wpływającym na produkcję melaniny. Cistanche zawiera cistanozyd, który jest przeciwutleniaczem i może w ten sposób zmniejszać wytwarzanie wolnych rodników w organizmiehamowanie produkcji melaniny.
Ponadto cistanche ma również funkcję promowania produkcji kolagenu, co może zwiększyć elastyczność i połysk skóry oraz pomóc w naprawie uszkodzonych komórek skóry. CistancheGlikozydy fenyloetanolumają znaczący wpływ regulujący w dół na aktywność tyrozynazy, a wpływ na tyrozynazę okazuje się kompetycyjnym i odwracalnym hamowaniem, co może stanowić naukową podstawę do opracowania i wykorzystania składników wybielających w Cistanche. Dlatego cistanche odgrywa kluczową rolę wWybielanie skóry. Może hamować produkcję melaniny w celu zmniejszenia przebarwień i matowości; i promują produkcję kolagenu, aby poprawić elastyczność i blask skóry. Ze względu na powszechne uznanie tych skutków cistanche, wiele skórybielenieprodukty zaczęły zawierać składniki ziołowe, takie jak Cistanche, aby zaspokoić zapotrzebowanie konsumentów, zwiększając w ten sposób wartość handlową Cistanche w produktach do wybielania skóry. Podsumowując, rola cistanche w wybielaniu skóry jest kluczowa. Jego działanie przeciwutleniające i działanie produkujące kolagen może zmniejszyć przebarwienia i matowość, poprawić elastyczność i blask skóry, a tym samym osiągnąć efekt wybielania. Również szerokie zastosowanie Cistanche w produktach do wybielania skóry pokazuje, że nie można lekceważyć jego roli w wartości handlowej.
Po więcej informacji:
david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501
Wykrywanie hamowania tyrozynazy przez bioautografię TLC
Profil TLC umożliwił pokazanie głównych substancji zawartych w każdym ekstrakcie. Identyfikacja tych substancji nie jest celem tej pracy, ale jako przykład widoczna jest plamka kwasu wulpinowego (żółta w świetle widzialnym) w metanolowym ekstrakcie L. vulpina (Huneck i Yoshimura, 1996) (ryc. 2). Dane bioautorograficzne ujawniły, że kilka związków wywiera działanie hamujące na aktywność tyrozynazy. Przede wszystkim aktywność hamująca ekstraktu chloroformowo-metanolowego C. islandica rozkładała się na różne pasma obejmujące szeroki zakres polarności (ryc. 2A). I odwrotnie, aktywność hamowania tyrozynazy ekstraktu metanolowego L. vulpina jest skoncentrowana w jednym prążku, który migruje blisko dużego żółtego prążka odpowiadającego kwasowi vulpinowemu (ryc. 2B).
Ekstrakt z porostów działa odbarwiająco na komórki MeWO
Linia komórek czerniaka ludzkiego MeWo została wykorzystana jako model in vitro do zbadania efektów depigmentacji porostów. W pierwszym etapie komórki poddano testowi żywotności komórek po ekspozycji przez 48 godzin na rosnące stężenia metanolowych ekstraktów L. vulpina i C. islandica chloroform-metanol. Krzywe dawka-odpowiedź żywotności komórek pozwoliły wyprowadzić wartości IC50 wynoszące 88 µg/ml (95% CI [68–113 µg/ml]) dla L. vulpina i 264 µg/ml (95% CI [213–328 µg/ml]) ) dla C. islandica. Wartości progowe IC05 wynosiły odpowiednio 19 µg/ml (95% CI [9–40 µg/ml]) i 51 µg/ml (95% CI [31–85 µg/ml]).
Następnie test melaniny przeprowadzony na komórkach MeWo, po 72-godzinnej ekspozycji na różne stężenia ekstraktu z porostów, wykazał ostrą redukcję w stosunku do kontroli wywołanych przez oba ekstrakty. W tych eksperymentach arbutyna (8 mM) została użyta jako kontrola pozytywna, zmniejszając zawartość melaniny w komórkach do około 50 procent kontroli. Ekstrakt metanolowy z L. vulpina indukował redukcję melaniny podobną do arbutyny, występującą już przy stężeniu tak niskim jak 10 µg/ml (ryc. 3). Stężenie to jest niższe niż próg działania cytotoksycznego zmierzony dla tego ekstraktu, co pozwala wykluczyć możliwość specyficznego szkodliwego wpływu na komórki. Podobny wpływ na zawartość melaniny w komórkach zaobserwowano również dla ekstraktu chloroformowo-metanolowego C. islandica, ale tylko w stężeniu 50 µg/ml (ryc. 3). Jednak również skuteczne stężenie tego ekstraktu było niższe od progu działania cytotoksycznego.
Oparta na fenotypie ocena efektów odbarwiających ekstraktów z porostów przy użyciu danio pręgowanego
Modele danio pręgowanego wykorzystano do dalszego uzasadnienia in vivo wpływu hamowania melanogenezy przez C. islandica i L. vulpina. Aby określić optymalne stężenie do zastosowania, pierwsze zarodki poddano testowi toksyczności po ekspozycji przez 48 godzin na rosnące stężenia metanolowych ekstraktów L. vulpina i C. islandica chloroform-metanol.
Następnie zaobserwowaliśmy, że po potraktowaniu subtoksycznymi dawkami C. islandica i L. vulpina larwy danio pręgowanego miały zmniejszenie pigmentacji (ryc. 4 i 5). Ekstrakt z L. vulpina wykazywał wyższą aktywność hamującą niż C. islandica, na co wskazują dane z analizy obrazu. Krzywe regresji logistycznej dały wartości IC50 44 µg/ml (42–47 µg/ml) dla ekstraktu chloroformowo-metanolowego z C. islandica i 30 µg/ml (25–36 µg/ml) dla ekstraktu metanolowego z L. vulpina (ryc. 6). Wreszcie, działanie odbarwiające ekstraktów C. islandica i L. vulpina oceniono również w zarodkach danio pręgowanego za pomocą testu melaniny (informacje uzupełniające).
DYSKUSJA
Nasze badanie zwróciło uwagę na kompleks efektów depigmentacyjnych in vitro i in vivo spowodowanych specyficznymi porostami i rozpuszczalnikami ekstrakcyjnymi. Strategia polegająca na wyborze oddzielnych ekstrakcji z różnymi polarnościami rozpuszczalników, zamiast sukcesywnej ekstrakcji rozpuszczalnikami o rosnących polarnościach, była podyktowana pionierskim aspektem badań. Badanie miało na celu ujawnienie powszechnie dostępnych gatunków porostów, które można wykorzystać ze względu na ich działanie odbarwiające, przy bardzo ograniczonej wiedzy na temat możliwej obecności składników aktywnych i ich interakcji. Dlatego przyjęliśmy metodę frakcjonowania ekstraktu, która może obejmować pewne nakładanie się składu między frakcjami, ale maksymalizuje ich skuteczność depigmentacji, prawdopodobnie również dzięki efektom synergicznym.
Jeśli chodzi o hamowanie tyrozynazy w eksperymentach bez komórek, nasze wyniki potwierdzają dane z Higuchi i in. (1993), wykazując stopnie hamowania tyrozynazy wynoszące 40,4% dla L. vulpina i 13,8% dla C. islandica, w odniesieniu do naszych odpowiednio 86,2% i 42,6%, prawdopodobnie z powodu zastosowania hodowanych porostów i innej ekstrakcji rozpuszczalnik. Najsilniejszą aktywność wykazaliśmy dla ekstraktu metanolowego z L. vulpina, a następnie dla ekstraktów chloroformowo-metanolowych z C. islandica. W związku z tym ekstrakty te wykorzystano do zbadania przeciwmelanogennej aktywności komórek czerniaka i larw danio pręgowanego. Dane uzyskane z tych testów potwierdziły dane z eksperymentów bez komórek i we wszystkich przypadkach ekstrakt metanolowy z L. vulpina wywołał najsilniejszy efekt.
Ponadto test bioautograficzny wskazuje, że różne substancje zawarte w tych porostach wywierają działanie hamujące tyrozynazę. Chociaż nie dokonaliśmy pełnej charakterystyki ekstraktów, znamy z literatury główne substancje porostowe charakteryzujące te porosty: L. vulpina zawiera atranorynę i kwas vulpinic, podczas gdy C. islandica zawiera kwas lichesterinowy, protolichesterinowy i fumarprotocetraric (Culberson, 1969) . Jednak informacje dotyczące aktywności antytyrozynazowej substancji porostowych w literaturze są stosunkowo ubogie, a tylko w nielicznych przypadkach udało się wyjaśnić mechanizmy inhibicji. Ostatnio Brandão i in. (2017) wyizolowali kwas fumarprotocetraric z porostu Cladonia verticillate i wykazali niekonkurencyjne, mieszane hamowanie aktywności tyrozynazy, która wzrastała wraz ze wzrostem stężenia, przy stężeniu 0,6 mM kwas hamował aktywność tyrozynazy o 39,8%.
Elementem utrudniającym porównania między różnymi gatunkami porostów jest duża zmienność składu chemicznego, na który wpływ mają również parametry środowiskowe, siedliskowe i mikroklimatyczne (np. dostępność wody i światła) (Matteucci i in. , 2017). Różnice te mogą leżeć u podstaw znacznych różnic w aktywności biologicznej fitokompleksów porostów, których skład nie został ilościowo scharakteryzowany. Dlatego konieczne są dalsze prace w celu wyizolowania i oznaczenia ilościowego związków aktywnych z ekstraktów, aby lepiej zdefiniować składniki o aktywności antytyrozynazy. Jak dotąd w kilku pracach zbadano możliwą aktywność antytyrozynazową związków porostowych (np. Kwong i in., 2020; Honda i in., 2016; Lopes, Coelho i Honda, 2018). Na przykład Kim i Cho (2007) ustalili, że metanolowe ekstrakty Usnea longissima i Usnea esculent wpływają na tworzenie melaniny niezależnie od ich działania przeciwutleniającego. Jeśli chodzi o ich strukturę fenolową, różne składniki są prawdopodobnie silnymi inhibitorami tyrozynazy, ze znacznie niższym IC50 w stosunku do całego ekstraktu.
Podsumowując, nasze badanie dostarcza dowodów na działanie odbarwiające określonych ekstraktów z porostów, począwszy od hamowania tyrozynazy w eksperymentach bez komórek, a skończywszy na efektach odbarwiających in vitro na hodowanych komórkach i in vivo na larwach danio pręgowanego. Dane te wskazują, że ekstrakty z porostów L. vulpina i C. islandica są potencjalnymi kandydatami do opracowywania produktów farmaceutycznych i kosmetycznych do wybielania skóry. Ponadto dane sugerują również, że L. vulpina może być dobrym źródłem do izolacji związków o silnych właściwościach odbarwiających. Przyszłymi celami w tym kierunku będzie charakterystyka chemiczna ekstraktów z porostów i ocena aktywności ich najbardziej obiecujących składników.
DODATKOWE INFORMACJE I OŚWIADCZENIA
Finansowanie
Praca ta była wspierana przez Uniwersytet w Genui (FRA2018). Fundatorzy nie odgrywali żadnej roli w projektowaniu badania, gromadzeniu danych, analizie, decyzji o publikacji ani przygotowaniu manuskryptu.
Ujawnienia dotacji
Autorzy ujawnili następujące informacje o grantach: University of Genova: FRA2018.
Konkurencyjne interesy
Paolo Giordani jest redaktorem akademickim PeerJ.
Autorskie Wkłady
Etyka zwierząt
Dostarczono następujące informacje dotyczące zatwierdzeń etycznych (tj. organ zatwierdzający i wszelkie numery referencyjne):
Dostępność danych
Dostarczono następujące informacje dotyczące dostępności danych:
Surowe pomiary hamowania tyrozynazy są dostępne w pliku uzupełniającym.
Informacja uzupełniająca
Dodatkowe informacje do tego artykułu można znaleźć w Internecie.
BIBLIOGRAFIA
1. Behera BC, Adawadkar B, Makhija U. 2004. Zdolność niektórych porostów Graphidaceous do wychwytywania nadtlenków i hamowania aktywności tyrozynazy i oksydazy ksantynowej. Bieżąca nauka 87: 83–87.
2. Boustie J, Tomasi S, Grube M. 2011. Bioaktywne metabolity porostów: siedliska alpejskie jako niewykorzystane źródło. Recenzje fitochemii 10: 287–307
3. Brandão LFG, Da Silva Santos NP, Pereira ECG, Da Silva NH, Matos M de FC, Bogo D, Honda NK. 2017. Wpływ kwasu fumarprotocetraric, depsidon z porostu Cladonia verticillaris, na aktywność tyrozynazy. Orbital - The Electronic Journal of Chemistry 9: 256–260
4. Cheli Y, Ohanna M, Ballotti R, Bertolotto C. 2010. Piętnastoletnie poszukiwanie genów docelowych czynników transkrypcyjnych związanych z mikroftalmią. Badania nad komórkami pigmentowymi i czerniakiem 23:27–40.
5. Cornara L, Pastorino G, Borghesi B, Salis A, Clericuzio M, Marchetti C, Damonte G, Burlando B. 2018. Wyciąg etanolowy z Posidonia oceanic (L.) defile moduluje aktywność komórek w zastosowaniach związanych ze zdrowiem skóry. Narkotyki morskie 16:21.
6. Crawford SD. 2015. Porosty stosowane w medycynie tradycyjnej, w metabolitach wtórnych porostów: właściwości bioaktywne i potencjał farmaceutyczny. W: Branislav Rankovic. Bazylea: Springer International Publishing, 27–80.
7. Culberson CF. 1969. Chemiczny i botaniczny przewodnik po produktach porostowych. Chapel Hill: The University of North Carolina Press.
8. Culberson CF, Kristinsson HD. 1970. Znormalizowana metoda identyfikacji produktów porostowych. Journal of Chromatography A 46:85–93.
9. Devkota S, Chaudhary RP, Werth S, Scheidegger C. 2017. Miejscowa wiedza i wykorzystanie porostów przez technofilne społeczności Himalajów Nepalu. Journal of Ethnobiology and Ethnomedicine 13:15.
10. D'Mello SAN, Finlay GJ, Baguley BC, Askarian-Amiri ME. 2016. Szlaki sygnałowe w melanogenezie. Międzynarodowy Dziennik Nauk Molekularnych 17 (7): 1144.
11. Einarsdóttir E, Groeneweg J, Björnsdóttir GG, Harethardottir G, Omarsdóttir S, Ingólfsdóttir K, Ogmundsdóttir HM. 2010. Komórkowe mechanizmy działania przeciwnowotworowego związku porostowego kwasu uznynowego. Planta Medica 76: 969–974.
12. Gül¸cin I, Oktay M, Küfrevioğlu OI, Aslan A. 2002. Oznaczanie aktywności przeciwutleniającej porostów Cetraria islandica (L) Ach. Journal of Ethnopharmacology 79: 325–329.
13. Higuchi M, Miura Y, Boohene J, Kinoshita Y, Yamamoto Y, Yoshimura I, Yamada Y. 1993. Hamowanie aktywności tyrozyny przez hodowane tkanki i kawałki porostów. Planta Medica 59: 253–255.
14. Honda NK, Gon¸calves K, Brandão LFG, Coelho RG, Micheletti AC, Spielmann AA, Canêz LS. 2016. Badanie przesiewowe ekstraktów z porostów przy użyciu hamowania tyrozynazy i toksyczności wobec artemia salina. Orbital: The Electronic Journal of Chemistry 8: 181–188–188.
15. Huneck S, Yoshimura I. 1996. Identyfikacja substancji porostowych. W: Identyfikacja substancji porostowych. Berlin: Springer.
16. Kim MS, Cho HB. 2007. Hamujące melanogenezę działanie metanolowych ekstraktów z wysięku pępowinowego i usnea longissima. Journal of Microbiology 45: 578–582.
17. Kondo T, Słysząc VJ. 2011. Aktualizacja regulacji funkcji melanocytów ssaków i pigmentacji skóry. Przegląd ekspercki dermatologii 6: 97–108.
18. Kwong SP, Wang H, Shi L, Huang Z, Lu B, Cheng X, Chou G, Ji L, Wang C. 2020. Identyfikacja fotodegradowanych pochodnych kwasu uznynowego o ulepszonym profilu toksyczności i ochronie przed promieniowaniem UVA/UVB u normalnego człowieka Hepatocyty L02 i melanocyty naskórka. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 205:111814.
19. Leyden JJ, Shergill B, Micali G, Downie J, Wallo W. 2011. Naturalne opcje leczenia przebarwień. Dziennik Europejskiej Akademii Dermatologii i Wenerologii 25: 1140–1145.
20. Li WJ, Lin YC, Wu PF, Wen ZH, Liu PL, Chen CY, Wang HM. 2013. Biofunkcjonalne składniki z liriodendron tulipifera o właściwościach przeciwutleniających i antymelanogennych. International Journal of Molecular Sciences 14: 1698–1712.
21. Lin C-HV, Ding HY, Kuo SY, Chin LW, Wu JY, Chang TS. 2011. Ocena działania depigmentacyjnego in vitro i in vivo ketonu malinowego z Rheum officinale. International Journal of Molecular Sciences 12: 4819–4835.
22. Lo CY, Liu PL, Lin LC, Chen YT, Hseu YC, Wen ZH, Wang HM. 2013. Antimelanoma i antytyrozynaza ze składników galangalu Alpinia. Światowy Dziennik Naukowy 2013: artykuł 186505.
23. Lopes TIB, Coelho RG, Honda NK. 2018. Hamowanie aktywności tyrozynazy grzybów przez orselinaty. Biuletyn chemiczny i farmaceutyczny 66: 61–64.
24. Matteucci E, Occhipinti A, Piervittori R, Maffei ME, Favero-Longo SE. 2017. Zmienność morfologiczna, metabolitu wtórnego i ITS (rDNA) w plechach porostów ksantoparmelii zawierających kwas uznynowy zbadanych w lokalnej skali wychodni skalnych w Alpach Zachodnich. Chemia i różnorodność biologiczna 14:e1600483.
25. Muggia L, Schmitt I, Grube M. 2009. Porosty jako skarbnice produktów naturalnych. Wiadomości SIM 85–97.
26. Mukherjee PK, Biswas R, Sharma A, Banerjee S, Biswas S, Katiyar CK. 2018. Walidacja ziół leczniczych pod kątem potencjału antytyrozynazy. Journal of Herbal Medicine 14: 1–16.
27. Nash III TH. 2006. Biologia porostów. Cambridge: Cambridge University Press.
28. Parvez S, Kang M, Chung HS, Bae H. 2007. Naturalnie występujące inhibitory tyrozynazy: mechanizm i zastosowania w przemyśle zdrowotnym skóry, kosmetykach i rolnictwie. Badania fitoterapeutyczne 21:805–816.
29. Pastorino G, Marchetti C, Borghesi B, Cornara L, Ribulla S, Burlando B. 2017. Aktywność biologiczna roślin strączkowych Melilotus officinalis i Lespedeza capitata do pielęgnacji skóry i zastosowań farmaceutycznych. Uprawy i produkty przemysłowe 96: 158–164.
30. Phinney NH, Solhaug KA, Gauslaa Y. 2018. Szybkie wskrzeszenie chlorolichenów w wilgotnym powietrzu: specyficzna masa plechy napędza rehydratację i kinetykę reaktywacji. Botanika środowiskowa i eksperymentalna 148: 184–191.
31. Główny zespół R. 2{3}}13. R: język i środowisko do obliczeń statystycznych. Wersja pakietu R 3.0.1. Wiedeń: R Foundation for Statistical Computing.
32. Ranković B, Kosanić M. 2015. Porosty jako potencjalne źródło bioaktywnych metabolitów wtórnych. W: Ranković B, wyd. Metabolity wtórne porostów. Cham: Springer International Publishing, 1–26.
33. Solano F. 2014. Melaniny: pigmenty skóry i wiele więcej — rodzaje, modele strukturalne, funkcje biologiczne i drogi powstawania. Nowy Journal of Science 2014: 1–28.
34. Souza LF, Caputo L, Inchausti De Barros IB, Fratianni F, Nazzaro F, De Feo V. 2016. Pereskia aculeata Muller (Cactaceae) Liście: skład chemiczny i aktywność biologiczna. Międzynarodowy Dziennik Nauk Molekularnych 17 (7): 1478.
35. Takayama A, Hata Y, Itakura K, Murase M, Shoji M, Ito M, Sasaki H. 2010. Środki rozjaśniające skórę, inhibitory tworzenia melaniny i kosmetyki rozjaśniające skórę zawierające kultury lub ekstrakty z określonych porostów. Kod patentowy: JP 2010150173 A 20100708.
36. Wang HM, Chou YT, Hong ZL, Chen HA, Chang YC, Yang WL, Chang HC, Mai CT, Chen CY. 2011. Bioskładniki z łodyg Synsepalum dulcificum Daniell (Sapotaceae) hamują proliferację ludzkiego czerniaka, zmniejszają aktywność tyrozynazy grzybów i mają właściwości przeciwutleniające. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 2: 204–211.
37. Wangthong S, Tonsiripakdee I, Monhaphol T, Nonthabenjawan R, Wanichwecharun-gruang SP. 2007. Post TLC opracowanie techniki wykrywania inhibitora tyrozynazy. Chromatografia biomedyczna 21: 94–100.
38. Biały FJ, James PW. 1985. Nowy przewodnik po technikach mikrochemicznych do identyfikacji substancji porostowych. W: Biuletynie Brytyjskiego Towarzystwa Licheńskiego. N. 57 (dodatek). Londyn: Brytyjskie Towarzystwo Licheń.
Więcej informacji: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501