Gąbki morskie reprezentują fascynującą gromadę morskich bezkręgowców

Proszę o kontaktoscar.xiao@wecistanche.compo więcej informacji

Abstrakcyjny:W ostatnich dziesięcioleciach środowisko morskie zostało odkryte jako ogromny rezerwuar nowych związków bioaktywnych, przydatnych w leczeniu poprawiającym zdrowie i samopoczucie człowieka. Spośród kilku organizmów morskich wykazujących potencjał biotechnologiczny, gąbki zostały wyróżnione jako jedna z najciekawszych typów według obszernej literatury opisującej co roku nowe molekuły. Nic dziwnego, że pierwsze morskie leki stosowane w celach medycznych zostały wyizolowane z morskiej gąbki i są obecnie stosowane jako środki przeciwnowotworowe i przeciwwirusowe. W większości przypadków dowody eksperymentalne wykazały, że bardzo często powiązane i/lub symbiotyczne społeczności wytwarzały te bioaktywne związki dla obopólnych korzyści. W dzisiejszych czasach zabiegi kosmetyczne są opracowywane z wykorzystaniem dobroczynnych właściwości, jakie wywierają nowe związki morskie. W rzeczywistości zarejestrowano kilka czynności biologicznych odpowiednich do zabiegów kosmetycznych, takich jak między innymi działanie przeciwutleniające, przeciwstarzeniowe, wybielające skórę i emulgujące. W tym miejscu zebraliśmy i omówiliśmy kilka prac naukowych donoszących o kosmeceutycznym potencjale symbiontów gąbek morskich, które były reprezentowane wyłącznie przez grzyby i bakterie. Uwzględniono również związki bioaktywne konkretnie wskazane jako produkty metabolizmu gąbek. Jednak pochodzenie metabolitów gąbek jest wątpliwe i nie można wykluczyć roli związanej z nimi bioty, biorąc pod uwagę, że izolacja symbiontów stanowi trudne wyzwanie ze względu na ich nieuprawne cechy.

Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej

Słowa kluczowe:gąbki; bakteria; grzyby; przeciwutleniacz; przeciwstarzeniowy; Wybielanie skóry; antybakteryjny; fotoochrona

1. Wstęp

Gąbki morskie reprezentują fascynującą gromadę bezkręgowców morskich, goszczącą szeroką symbiotyczną społeczność wraz z ogromną produkcją metabolitów wtórnych [1-7]. Biota związana z gąbką może łączyć szeroką grupę linii filogenetycznych, w tym archeony, bakterie i grzyby [8,9]. Relacje między gąbkami i ich mutualistycznymi symbiontami są złożone, a produkcja bioaktywnych metabolitów wtórnych może odgrywać możliwą rolę obronną lub brać udział w rywalizacji o przestrzeń w siedliskach bentosowych [10,11]. Ogólnie rzecz biorąc, uznano, że symbionty gąbek są odpowiedzialne za metabolizm i wzrost gospodarza, obronę chemiczną oraz adaptację do stresorów biotycznych i abiotycznych [2,12-14].

Odkrycie morskich bioaktywnych metabolitów jako potencjalnych leków dla przemysłu farmaceutycznego, nutraceutycznego i kosmeceutycznego zaowocowało kilkoma projektami badawczymi polegającymi na identyfikacji nowych cząsteczek chemicznych o innowacyjnych funkcjach biologicznych[15].co to jest cistanche?W ostatnim czasie branża kosmeceutyków szybko się rozwija, ponieważ konsumenci zwracają większą uwagę na kremy i balsamy zawierające naturalne związki o właściwościach farmakologicznych [16]. Kosmeceutyki to produkty do stosowania miejscowego zawierające pewne składniki bioaktywne, które naśladują korzyści podobne do leków, wzmacniając funkcje związane ze zdrowiem skóry [16,17]. W skali globalnej przemysł kosmeceutyczny stopniowo przestawia się na związki naturalne ze względu na ich biokompatybilne, bezpieczne i przyjazne dla środowiska właściwości [18]. Sukces produkcji kosmeceutycznych zależy przede wszystkim od bezpieczeństwa; niskie koszty; oraz zdolność do utrzymywania aktywnego składnika, dostarczania go w biologicznie aktywnej formie i wywierania efektu biologicznego poprzez znane mechanizmy[19]. Aby przezwyciężyć te ostatnie problemy, szczególnie związane z nieodpowiednimi właściwościami chemicznymi, opracowano niektóre metody enkapsulacji i nanoformułowania, aby znacznie poprawić dostarczanie i skuteczność leków [20-25].

Mimo że kosmeceutyki były historycznie pozyskiwane z roślin lądowych[26-28], w ciągu ostatnich dziesięcioleci kilka z nich odkryto w środowiskach morskich. W rzeczywistości ocean stanowi bogate źródło składników bioaktywnych, takich jak witaminy, minerały, aminokwasy, białka, lipidy, polisacharydy, terpenoidy, polifenole, pigmenty i enzymy, które znajdują kilka zastosowań w kosmeceutyce [29]. Kosmeceutyki morskie wykazały szeroki zakres korzystnych właściwości, takich jak działanie przeciwutleniające, przeciw UV, przeciwstarzeniowe, przeciw tyrozynazie (wybielanie skóry), przeciwbakteryjne, gojące rany i emulgujące (Rysunek 1)[{{8} }].

Cistanche może przeciwdziałać starzeniu

Ostatnio wiele uwagi poświęca się morskim przeciwutleniaczom, w tym cyklosporynie i aminokwasom mikosporynopodobnym (MAA), karotenoidom i innym związkom pełniącym wielorakie role w dziedzinie kosmeceutyki [4,45]. Niektóre przykłady to pigmenty (np. karotenoidy), niezwykle obfite w środowisku morskim, ponieważ są wytwarzane przez wszystkie organizmy autotroficzne (np. bakterie, archeony, glony i grzyby). Karotenoidy obejmują karoteny (np. likopen i -i -karoten) oraz ksantofile (np. astaksantyna, fukoksantyna i luteina), które wykazywały działanie przeciwutleniające [46] chroniąc skórę przed reaktywnymi gatunkami tlenu (ROS), które są normalnie uwalniane w komórki po naturalnym utlenianiu wywołanym promieniowaniem UV i starzeniem się skóry[42]. Ponieważ związki syntetycznemogą wywierać toksyczny wpływ na zdrowie i dobre samopoczucie człowieka[47], zbadano naturalne przeciwutleniacze pod kątem ich potencjalnego zastosowania w kosmetykach[49]. Środki przeciwdrobnoustrojowe i przeciwporostowe, które chronią przed patogenami związanymi z chorobami skóry, takimi jak Staphylococcus epidermis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginous i Candida albicans, zostały również opisane z różnych źródeł i uznane za przydatne narzędzia do formułowania produktów kosmetycznych i dermatologicznych. zabiegi [39,50-54].Cistanche przeciw starzeniuPonadto związki bioaktywne o działaniu antytyrozynazowym znalazły kilka zastosowań w przemyśle kosmetycznym, ponieważ tyrozynaza stanowi kluczowy enzym biorący udział w biosyntezie melaniny, a blokowanie jej aktywności enzymatycznej może być wykorzystane do zabiegów wybielania skóry, których zastosowanie jest niezwykle popularne w niektórych kraje [55]. Surfaktanty i emulgatory, zawierające zarówno grupy hydrofilowe, jak i hydrofobowe, mogą być również stosowane w kosmetyce [56,57]. Do produkcji biosurfaktantów i emulgatorów zbadano kilka kompleksów białkowo-polisacharydowych, glikolipidy i lipopeptydy wyizolowane z mikroorganizmów morskich [58]. Na przykład chitozan, ze względu na dużą zdolność wiązania wody, został zaproponowany jako środek nawilżający i dostarczający skórę w kosmeceutycznych preparatach produktów przeciwstarzeniowych [59].

Uznanymi producentami kosmeceutyków morskich są cyjanobakterie wraz z mikro- i makroalgami [24,60-63], z kilkoma związkami w badaniach klinicznych lub już dopuszczonych do obrotu [64,65]. Jak wspomniano wcześniej, mikrobiota gąbczasta wytwarza mnóstwo związków bioaktywnych o korzystnych właściwościach dla zdrowia człowieka [6]. Pomimo ogromnego znaczenia biotechnologicznego, jak dotąd tylko w kilku badaniach dokonano przeglądu potencjalnych zastosowań metabolitów symbiontów gąbek w kosmetyce, skupiając się na określonych gatunkach gąbek [66] lub grupując kilka taksonów organizmów morskich [29].

W niniejszym przeglądzie przeanalizowaliśmy zbiór literatury naukowej na temat związków symbiontów gąbek wykazujących interesującą aktywność biologiczną w dziedzinie kosmeceutyki. W szczególności skupiliśmy się na bakteriach i grzybach, które są niezwykle liczne w społecznościach związanych z gąbkami. Ponadto rozważaliśmy również metabolity gąbek, których aktywność biologiczna okazała się wyjątkowo odpowiednia dla preparatów kosmeceutycznych.

2. Symbionty gąbczaste w polu kosmeceutycznym

2.1.Bakterie

Szereg opisanych związków bioaktywnych z bakterii morskich, takich jak poliketydy, alkaloidy, peptydy, białka, lipidy, cyklosporyna i MAA, glikozydy, izoprenoidy i hybrydy, wykazywało zaskakujące działanie, takie jak fotoochronne, przeciwstarzeniowe, przeciwdrobnoustrojowe, przeciwbakteryjne. -działanie utleniające i nawilżające[58,67]. Interesującą zdolność do wytwarzania niektórych związków absorbujących promieniowanie UV, w tym scytonemin (wyłącznie cyjanobakterie), mykosporyn, karotenoidów i melaniny, wyjaśniono możliwymi mechanizmami ewolucyjnymi, które wykształciły się w celu ochrony gąbek przed szkodliwym działaniem promieniowania UV [68, 69].

Jak doniesiono we wstępie, karotenoidy, takie jak -karoten i likopen, wykazywały działanie fotoochronne, ujawniając w ten sposób kilka zastosowań w kosmeceutyce [70]. Dharmaraj i współautorzy[71] badali ekstrakt karotenoidowy szczepu Streptomyces (AQBWWS1) związanego z gąbką Callyspongia diffusa pobraną z zachodniego wybrzeża Kerali (Indie). Jego profil chemiczny ujawnił obecność likopenu, sugerowanego jako potencjalny składnik do wytwarzania produktów kosmetycznych[71].

Nowy ester ksylozylowy kwasu diapolikopenodiowego A, wyekstrahowany z bakterii Rubritalea squalenifaciens sp. pochodzącej z gąbki morskiej. nov, ujawnili silną aktywność przeciwutleniającą w „modelu supresji O2 z połową maksymalnego stężenia hamującego (IC50) 4,1 ug/ml 【72】.cistanche beneficiosZe szczepu Mi-cromonospora sp. wyizolowano również alkaloid Diazepinomycynę. RV115 jest związany z gąbką Aplysina aerophoba pobraną z Morza Śródziemnego. Ta cząsteczka była w stanie chronić linie komórek ludzkiej nerki (HK-2) i ludzkich komórek promielocytowych (HL-60) przed toksycznością i uszkodzeniem genomu indukowanym przez H2O2[73]. Metabolity wyizolowane z Virgibacillus sp. związany z gąbką C. diffusa (Zatoka Mannaru) wykazał aktywność zmiatania rodników 1,1-difenylu-2-pikrylohydrazylu (DPH) z IC50 wynoszącym 857,49 ug/ml. Ponadto wykryto wyraźną aktywność wymiatania wolnych rodników hydroksylowych i ponadtlenkowych (odpowiednio ICso =471.07 ug/ml i 1353,28 ug/ml), prawdopodobnie skorelowaną z obecnością związków bioaktywnych, takich jak alkaloidy, terpenoidy, redukujących cukry i antrachinony, wykryte w analizach chemicznych[74]. W podobnych pracach dwa szczepy Vibrio (P1Ma8 i P1Ma5) oraz kilka Bacillus sp. wyizolowane z gąbek odpowiednio Phorbas tenacious i Tedania anhelans wykazywały zwiększoną aktywność zmiatania wolnych rodników ocenianą w teście DPPH [75, 76]. Właściwości przeciwutleniające związku bioaktywnego (Pyrrolo[1,2-alpirazyna-1,4-dion, heksahydro-C-HnoN2O2) wyekstrahowany z bakterii Bacillus sp. (Archipelag Lakshadweep w Indiach) był również badany za pomocą testu DPPH, aktywności tlenku azotu (NO) i nadtlenku wodoru (H2O2) oraz całkowitej mocy redukującej. Aktywny związek był zdolny do wymiatania H2O2 w sposób zależny od dawki. Ponadto, IC50 dla hamowania NO i DPPH wyniosło 41,70 ug/ml i 15,025 ug/ml, odpowiednio 【77】.

Badanie przesiewowe bioaktywności stu biontów bakteryjnych wyizolowanych z kilku gąbek indyjskich doprowadziło do wyizolowania szczepu GUVFCFM{{0}}, zidentyfikowanego jako Chromohalobacter israe-lensis. W szczególności ekstrakt metanolowy wykazał znaczny procent aktywności DPPH (67,83 procent) i ponadtlenków (65,87 procent) [78]. Testy DPPH i oznaczenie ilościowe całkowitej zawartości fenoli (TPC) zostały również wykorzystane do oceny aktywności przeciwutleniającej Pseudomonas sp. ekstrakt związany z gąbką morską Hyrtios aff. erekcje z Morza Czerwonego. W szczególności test DPPH wykazał 100 procent hamowania we wszystkich testowanych ilościach (50,25,12,5 i 6,25 mg) [79]. Co więcej, Vijayan i wsp. [80] wykazali, że bakterie związane z ciemno pigmentowanymi gąbkami (Haliclona pigmentifera, Sigmadocia pumila, Fasciospongia cavernosa, Spon-gia Officinalis i C. diffusa) zebrane z Zatoki Mannar w Oceanie Indyjskim wytwarzały melaninę niecytotoksyczną o działaniu przeciwutleniającym i fotoochronnym. Wśród szczepów bakteryjnych wykazujących wysoką produkcję melaniny, Vibrio alginolyticus, wyizolowany z Hali clona pigmentifera, Sigmadocia pumila i S. officinalis, chronił mysie fibroblasty (L929) przed wewnątrzkomórkowym stresem reaktywnego tlenu (IC50 =9) /ml) i nie wywierał cytotoksyczności na komórki L929 i krewetki solankowe [80]. Szczepy pochodzące z gąbki pobrane z wód indonezyjskich, HAL-08, HAL-13 i HAL-74(Haliclona sp.) oraz PTR-21(Petrosia sp.), zostały oceniano przy użyciu metod DPPH i ABTS (2,2'-azynobis3-etylobenzotiazolino-6-sulfonian). Spośród przebadanych izolatów najwyższą aktywność przeciwutleniającą wykazał surowy ekstrakt HAL-08 z wartościami IC50 odpowiednio 17,10 i 59,39 ug/mL dla rodników DPPH i ABTS. Ponadto PTR-21 okazał się być najsilniejszym środkiem przeciwstarzeniowym testowanym pod kątem żywotności Schizosaccharomyces pombe [81]. Oceniono również aktywność przeciwutleniającą bakterii PTR-08,PTR-40,PTR-41 i PTR-47, zidentyfikowanych jako Pseudomonas sp. Ekstrakt PTR-08 wykazywał najwyższe właściwości przeciwutleniające z wartościami ICsn 9,25 i 235,53 ug/mL odpowiednio dla rodników DPPH i ABTS. Co ciekawe, PTR-08 modulował żywotność drożdży Schizosaccharomyces pombe, promując mechanizmy obrony przeciwutleniającej skorelowane z wewnątrzkomórkowym stresem oksydacyjnym [82]. Ci sami autorzy zbadali ekstrakt z innej indonezyjskiej bakterii (Pseudoalteromonas flavipulchra, nazwanej STILL-33) związanej z gąbką Stylotella sp.Ekstrakt z Cistanche przeciw promieniowaniuSTILL-33, który wykazywał wysoką aktywność degradującą DPPH i ABTS z wartościami IC50 7,80 ug/ml (DPPH) i 31,50 ug/ml (ABTS) [83].

Niektóre prace, wraz z właściwościami antyoksydacyjnymi, oceniały działanie hamujące wzrost określonych patogenów powszechnie zaangażowanych w infekcje skóry. Na przykład chlorowany chinolon, Ageloline A, wyizolowany ze Streptomyces sp. SBT345, bakteryjny symbiont gąbki śródziemnomorskiej Agelas oroides, został zbadany pod kątem jego radykalnego zmiatania i właściwości przeciwdrobnoustrojowych. Związek ten wykazywał potencjał przeciwutleniający w ludzkiej linii komórek białaczkowych (HL-60) i był dodatkowo zdolny do zmniejszenia stresu oksydacyjnego i uszkodzeń genomu indukowanych przez tlenek 4-nitrochinoliny-1-(NQO). Ponadto Agelolina A hamowała wzrost Chlamydia trachomatis w sposób zależny od dawki z wartością ICsn 2,14 ug/ml [84]. Aktywność przeciwdrobnoustrojowa przeciwko E. coli MTCC-1687, P. aeruginosa MTCC-1688, B.subtilis MICC-441 i S.aureus MICC-737 została również zaobserwowana na podstawie GSA10 szczep związany z gąbką Halichondria glabrata (zachodnie wybrzeże Mumbaju, Indie). Ponadto, właściwości przeciwutleniające wykryto przy użyciu metody zmiatania DPPH i testu TRAP (Total Rodical-trapping Anti-oxidant Parameter). W szczególności, w teście TRAP, GSA10 działał jako zmiatacz peroksyli, a procent hamowania był proporcjonalny do stężeń GSA10 [85]. W ostatnich pracach surowy ekstrakt metanolowy i frakcje szczepu Bacillus 2011SOCCUF3 wyizolowane z gąbki S. officinalis (Cortiou i Riou, Francja) wykazały działanie przeciwutleniające i przeciwdrobnoustrojowe. W szczególności, test DPPH wykazał zależną od dawki aktywność zmiatania, z procentowym hamowaniem 38,9-49,1 procent (10-50 mg/ml), a metoda dyfuzji w studzience agarowej wykazała silne działanie hamujące przeciwko C.albicans w zakresie stężeń 2.5-20mg/mL[86].

Właściwości przeciwstarzeniowe i wybielające skórę z surowych ekstraktów symbiontów bakteryjnych ze Scopalina hapalia (południowo-wschodnie wybrzeża Majotty) zostały ocenione w kilku celach, w tym elastazie, tyrozynazie, katalazie, sirtuinie 1 (Sirt1), kinazie zależnej od cyklin 7 (CDK7), kinaza fyn i proteasom [66]. W szczególności, izolat SH-82(Micromonospora fluostatini) wykazywał wystarczające hamowanie aktywności elastazy, podczas gdy SH-89 wywierał znaczące właściwości antymelanogenne poprzez hamowanie tyrozynazy (58,33 procent). Najsilniejsze aktywatory aktywności Sirtl wykazały ekstrakty SH-82 i SH-100 (Bacillus licheniformis). Ponadto cztery szczepy Bacillus i trzy ekstrakty z Salinispora arenicola wykazywały, odpowiednio, znaczną aktywność przeciwutleniającą i hamującą CDK7. Zaskakujące wyniki otrzymano od S.cistanche herbaarenicola (SH{{0}}EA-SM) i B.licheniformis (SH-04-EA-SM),hamujące aktywność Fyn w trzech badanych stężeniach (0.{{ 8}}33, 0.0033 i 0,00033 ug/ml). Natomiast surowe ekstrakty SH-45, SH-54, SH-78 i SH{ {13}} wykazywał niewielką aktywność wykrytą tylko przy najwyższym stężeniu (0,033 ug/ml). Ogólnie rzecz biorąc, autorzy zaproponowali te bakterie pochodzące z gąbek jako odpowiednie źródło nowych środków wybielających skórę i przeciwdziałających starzeniu się [66].

Jak wspomniano powyżej (patrz część wprowadzająca), biosurfaktanty drobnoustrojowe wykazywały odpowiednie właściwości w przypadku preparatów do pielęgnacji skóry[57]. Na przykład Dhasayan i wsp. [87] ocenili właściwości nawilżające kilku szczepów wyizolowanych z indyjskiej gąbki C. diffusa. W szczególności MB-30 (Halomonas sp.) i MB-D9 (Alcaligenes sp.) wykazywały najwyższą aktywność emulgującą po 48 h inkubacji, natomiast MB-7 (Bacillus subtilis) i MB{{ 8}} (Bacillus amyloliquefaciens) wykazywały te same właściwości po 72 h inkubacji, co sugeruje, że związki bioaktywne są prawdopodobnie wydzielane podczas stacjonarnej fazy wzrostu [87]. Ponadto w niedawnej pracy szczep bakterii (Bacillus niabensis, My-30) związany z gąbką Mycale ramulosa (Gulf of California) wykazał wyraźną aktywność w teście opadania i właściwości emulgujące z wysoką stabilnością przez 24 h , w porównaniu z kontrolą (siarczan dodecylu sodu, SDS). Ponadto supernaty My-30 wykazały obiecującą aktywność przeciwporostową, z wartościami minimalnego stężenia hamującego (MIC) wynoszącymi 1-2 procent (v/v), przeciwko Bacillus subtilis, Micrococus sp. i Sagittula stellata [88].

Ten artykuł pochodzi z Mar. Drugs 2021, 19, 444. https://doi.org/10.3390/md19080444 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs