A tengeri szivacsok a tengeri gerinctelenek lenyűgöző törzsét képviselik

Kérlek keress feloscar.xiao@wecistanche.comtovábbi információért

Absztrakt:Az elmúlt évtizedekben a tengeri környezetet új bioaktív vegyületek hatalmas tározójaként fedezték fel, amelyek hasznosak az emberi egészséget és jólétet javító gyógyászati ​​kezelésekben. Számos biotechnológiai potenciált mutató tengeri élőlény közül a szivacsok az egyik legérdekesebb törzsként emelkedtek ki a széleskörű, minden évben új molekulákat leíró irodalom szerint. Nem meglepő, hogy az első tengeri gyógyszereket, amelyeket orvosi célokra alkalmaztak, tengeri szivacsból izolálták, és ma rák- és vírusellenes szerként használják. A legtöbb esetben a kísérleti bizonyítékok arról számoltak be, hogy nagyon gyakran társult és/vagy szimbiotikus közösségek termelték ezeket a bioaktív vegyületeket a kölcsönös előnyök érdekében. Napjainkban a szépségápolási kezeléseket a tengeri új vegyületek jótékony tulajdonságainak kihasználásával alakítják ki. Valójában számos kozmetikai kezelésre alkalmas biológiai aktivitást rögzítettek, például antioxidáns, öregedésgátló, bőrfehérítő és emulgeáló hatásokat. Itt összegyűjtöttünk és megvitattunk több tudományos hozzájárulást, amelyek beszámolnak a kizárólag gombák és baktériumok által képviselt tengeri szivacs szimbionták kozmetikai potenciáljáról. A kifejezetten a szivacs anyagcsere termékeiként jelzett bioaktív vegyületek is szerepelnek benne. A szivacs-metabolitok eredete azonban kétséges, és a kapcsolódó bióta szerepe sem zárható ki, tekintve, hogy a szimbionták izolálása termeszthetetlen tulajdonságaik miatt nehéz kihívást jelent.

További információért kattintson ide

Kulcsszavak:szivacsok; baktériumok; gombák; antioxidáns;öregedésgátló; bőrfehérítés; antimikrobiális; fotóvédelem

1. Bemutatkozás

A tengeri szivacsok a tengeri gerinctelenek lenyűgöző törzsét képviselik, széles szimbiotikus közösségnek adnak otthont a másodlagos metabolitok hatalmas termelésével együtt [1-7]. A szivacsokhoz kapcsolódó bióta filogenetikai vonalak széles csoportját hozhatja össze, beleértve az archeákat, baktériumokat és gombákat [8,9]. A szivacsok és kölcsönös szimbiontáik közötti kapcsolatok összetettek, és a bioaktív másodlagos metabolitok termelése védekező szerepet tölthet be, vagy részt vehet a bentikus élőhelyeken belüli helyért folyó versenyben[10,11]. Összességében felismerték, hogy a szivacs szimbionták felelősek a gazdaszervezet anyagcseréjéért és növekedéséért, a kémiai védekezésért, valamint a biotikus és abiotikus stresszorokhoz való alkalmazkodásért[2,12-14].

A tengeri bioaktív metabolitok felfedezése, mint a gyógyszeripar, a táplálkozástudomány és a kozmetikai ipar potenciális gyógyszerei, számos kutatási projektet indított el, amelyek innovatív biológiai funkciókkal rendelkező új kémiai egységek azonosítására támaszkodtak[15].mi az a cistancheAz utóbbi időben a kozmetikai terület rohamosan fejlődik, mivel a fogyasztók nagyobb figyelmet szentelnek a farmakológiai tulajdonságokkal rendelkező természetes vegyületeket tartalmazó krémeknek és testápolóknak [16]. A kozmetikai szerek olyan helyileg alkalmazható termékek, amelyek olyan bioaktív összetevőket tartalmaznak, amelyek a bőr egészségével kapcsolatos funkcióinak fokozásával utánozzák a gyógyszerszerű előnyöket [16,17]. Globális szinten a kozmetikai ipar fokozatosan áttér a természetes vegyületekre, azok biológiailag kompatibilis, biztonságos és környezetbarát tulajdonságai miatt [18]. A kozmetikai produkciók sikere elsősorban a biztonságon múlik; alacsony költségek; valamint a hatóanyag fenntartásának, biológiailag aktív formában történő szállításának és biológiai hatás kifejtésének képessége ismert mechanizmusokon keresztül[19]. Ez utóbbi, különösen a nem megfelelő kémiai tulajdonságokkal kapcsolatos problémák megoldása érdekében néhány kapszulázási és nanoformulációs módszert fejlesztettek ki, amelyek nagymértékben javítják a gyógyszer szállítását és hatékonyságát [20-25].

Annak ellenére, hogy a kozmetikai készítményeket történelmileg szárazföldi növényekből nyerték ki[26-28], az elmúlt évtizedekben ezek közül többet fedeztek fel tengeri környezetben. Valójában az óceán a bioaktív összetevők gazdag forrása, például vitaminok, ásványi anyagok, aminosavak, fehérjék, lipidek, poliszacharidok, terpenoidok, polifenolok, pigmentek és enzimek, amelyek számos alkalmazást találnak a kozmetikai területen [29]. A tengeri kozmetikumok jótékony hatások széles skáláját mutatták, például antioxidánsok, UV-ellenes, öregedésgátló, tirozináz-ellenes (bőrfehérítő), antimikrobiális, sebgyógyító és emulgeáló tulajdonságok (1. ábra)[{{8} }].

A Cistanche öregedésgátló hatású

A közelmúltban nagy figyelmet fordítottak a tengeri antioxidánsokra, beleértve a ciklosporint és a mikosporin-szerű aminosavakat (MAA), a karotinoidokat és más, a kozmetika területén többféle szerepet betöltő vegyületeket [4,45]. Néhány példa a pigmentek (pl. karotinoidok), amelyek rendkívül nagy mennyiségben fordulnak elő a tengeri környezetben, mivel ezeket minden autotróf organizmus (pl. baktériumok, archaeák, algák és gombák) termeli. A karotinoidok közé tartoznak a karotinok (pl. likopin és -karotin) és a xantofillok (pl. asztaxantin, fukoxantin és lutein), amelyek antioxidáns hatást mutattak[46], és megvédik a bőrt a reaktív oxigénfajtáktól (ROS), amelyek általában a szervezetben szabadulnak fel. sejtek az UV-sugárzás és a bőröregedés által kiváltott természetes oxidáció után[42]. Mivel a szintetikus vegyületekmérgező hatást gyakorolhatnak az emberi egészségre és jólétre[47], a természetes antioxidánsokat vizsgálták a kozmetikumokban való lehetséges felhasználásuk tekintetében[49]. A bőrbetegségekkel összefüggő kórokozók, mint például a Staphylococcus epidermis, a Staphylococcus aureus, a Pseudomonas aeruginous és a Candida albicans ellen védő mikroba- és lerakódásgátló szereket szintén különböző forrásokból írtak le, és hasznosnak tartották kozmetikai és bőrgyógyászati ​​termékek készítéséhez. kezelések [39,50-54].Anti aging cistancheEzenkívül az anti-tirozináz aktivitással rendelkező bioaktív vegyületek számos alkalmazást találtak a kozmetikai iparban, mivel a tirozináz a melanin bioszintézisében részt vevő kulcsenzim, és enzimaktivitásának blokkja bőrfehérítő kezelésekhez is használható, amelyek alkalmazása egyes országokban rendkívül népszerű. országokban [55]. Hidrofil és hidrofób csoportokat tartalmazó felületaktív anyagok és emulgeálószerek is használhatók a kozmetikai területen [56,57]. Számos tengeri mikroorganizmusokból izolált fehérje-poliszacharid komplexet, glikolipidet és lipopeptidet tanulmányoztak biofelületaktív anyagok és emulgeálószerek előállítására [58]. Például a kitozánt magas vízmegkötő képessége miatt javasolták bőrhidratálóként és hordozóanyagként az öregedésgátló termékek kozmetikai készítményeiben [59].

A tengeri kozmetikai szerek elismert gyártói a cianobaktériumok, valamint a mikro- és makroalgák [24,60-63], és számos vegyület klinikai vizsgálat alatt áll vagy már forgalomba hozatalra engedélyezett [64,65]. Amint azt korábban említettük, a szivacsokhoz kapcsolódó mikrobióta rengeteg bioaktív vegyületet termel, amelyek jótékony tulajdonságokkal rendelkeznek az emberi egészségre nézve [6]. A nagy biotechnológiai relevanciája ellenére eddig csak néhány tanulmány vizsgálta meg a szivacsszimbiont metabolitok lehetséges alkalmazását a kozmetikai területen, konkrét szivacsfajokra[66] vagy tengeri élőlények több taxonjának csoportosítására [29] összpontosítva.

Jelen áttekintésünkben tudományos irodalom gyűjteményét elemeztük a kozmetikai területen érdekes biológiai aktivitást mutató szivacsszimbiontákkal kapcsolatos vegyületekről. Különösen a baktériumokra és gombákra összpontosítottunk, amelyek rendkívül nagy mennyiségben fordulnak elő a szivacsos közösségekben. Ezen túlmenően a szivacs metabolitokat is figyelembe vettük, amelyek biológiai aktivitását rendkívül alkalmasnak találtuk kozmetikai készítményekhez.

2. Szivacsszimbionták a kozmetikai területen

2.1.Baktériumok

A tengeri baktériumokból származó számos bioaktív vegyület, például poliketidek, alkaloidok, peptidek, fehérjék, lipidek, ciklosporin és MAA-k, glikozidok, izoprenoidok és hibridek meglepő hatást mutattak, például fényvédő, öregedésgátló, antimikrobiális, antimikrobiális hatást. -oxidáló és hidratáló hatások[58,67]. Néhány UV-elnyelő vegyület, köztük a scytonemin (kizárólag cianobaktérium), mikosporinok, karotinoidok és melanin előállításának érdekes képességét a szivacsok UV-sugárzás káros hatásaitól való megvédésére kifejlesztett lehetséges evolúciós mechanizmusok magyarázzák [68,69].

Amint arról a bevezető részben beszámoltunk, a karotinoidok, mint például a karotin és a likopin, fényvédő hatást mutattak, így számos alkalmazási területet tártak fel a kozmetikai területeken[70]. Dharmaraj és társszerzői[71] a Kerala (India) nyugati partjáról gyűjtött Callyspongia diffusa szivacshoz kapcsolódó Streptomyces törzs (AQBWWS1) karotinoid kivonatát vizsgálták. Kémiai profilja felfedte a likopin jelenlétét, amelyet a kozmetikai termékek készítésének lehetséges összetevőjeként javasoltak[71].

Egy új diapolikopéndisav-xilozil-észter A, amelyet a tengeri szivacsból származó Rubritalea squalenifaciens sp. nov, erős antioxidáns aktivitást mutatott ki egy 'O2-szuppressziós modellben, 4,1 ug/ml 【72】 maximális gátlási koncentráció (IC50) felével.cistanche benefíciosA Diazepinomicin alkaloidot a Mi-cromonospora sp. Az RV115 a Földközi-tengerből gyűjtött Aplysina aerophoba szivacshoz kapcsolódik. Ez a molekula képes volt megvédeni a humán vese (HK{2}}) és a humán promielocita (HL-60) sejtvonalakat a H2O2 által kiváltott toxicitástól és genomiális károsodástól[73]. A Virgibacillus sp. a C. diffusa (Mannar-öböl) szivacshoz kapcsolódó 1,1-difenil-2-Pikrilhidrazil (DPH) gyökfogó aktivitást mutatott 857,49 ug/ml ICso-val. Ezen túlmenően egyértelmű hidroxil- és szuperoxid-szabadgyökfogó aktivitást észleltek (ICso =471,07 ug/ml, illetve 1353,28 ug/ml), ami valószínűleg összefüggésbe hozható bioaktív vegyületek, például alkaloidok, terpenoidok, redukáló anyagok jelenlétével. cukrok és antrakinonok, kémiai elemzésekkel kimutatható[74]. Hasonló munkákban a Vibrio két törzse (P1Ma8 és P1Ma5) és számos Bacillus sp. a Phorbas tenacious és a Tedania anhelans szivacsokból izolált szivacsok fokozott szabad gyökfogó aktivitást mutattak DPPH vizsgálattal [75,76]. A szivacsból származó Bacillus sp. (Lakshadweep szigetcsoport Indiában) szintén tanulmányozták a DPPH vizsgálatot, a nitrogén-monoxid (NO) és a hidrogén-peroxid (H2O2) megkötő aktivitását és a teljes redukálóképességet. A hatóanyag dózisfüggő módon képes volt megkötni a H2O2-t. Ezenkívül a NO és a DPPH gátlásának ICso értéke 41,70 ug/ml és 15,025 ug/ml volt, 【77】.

Több indiai szivacsból izolált száz bakteriális biont bioaktivitási szűrése a Chromohalobacter israe-lensis néven azonosított GUVFCFM{{0}} törzs izolálásához vezetett. Különösen a metanolos kivonat mutatott jelentős százalékban DPPH (67,83 százalék) és szuperoxid (65,87 százalék) megkötő aktivitást[78]. A Pseudomonas sp. antioxidáns aktivitásának értékelésére DPPH teszteket és a teljes fenoltartalom (TPC) mennyiségi meghatározását is alkalmaztuk. a Hyrtios aff tengeri szivacshoz kapcsolódó kivonat. erekció a Vörös-tengerből. Konkrétan a DPPH-teszt 100 százalékos gátlást mutatott minden vizsgált mennyiségnél (50, 25, 12,5 és 6,25 mg)[79]. Vijayan és munkatársai[80] emellett kimutatták, hogy a baktériumok a sötét pigmentált szivacsokhoz (Haliclona) társulnak. pigmentifera, Sigmadocia pumila, Fasciospongia cavernosa, Spon-gia Officinalis és C. diffusa) az Indiai-óceánban, a Mannar-öbölből gyűjtöttek, nem citotoxikus melanint termeltek, antioxidáns és fényvédő hatással. A magas melanintermelést mutató baktériumtörzsek közül a Hali clona pigmentiferából, a Sigmadocia pumila-ból és a S. officinalisból izolált Vibrio alginolyticus védte az egér fibroblaszt sejteket (L929) az UV-indukált intracelluláris reaktív oxigénstressztől (IC50 =9.0 ug). /mL), és nem fejtett ki citotoxicitást L929 sejteken és sós garnélarákon [80]. Az indonéz vizekből kinyert szivacsból származó törzsek, a HAL-08, HAL-13 és HAL-74(Haliclona sp.), valamint a PTR-21(Petrosia sp.) DPPH és ABTS (2,2'-azinobisz3-etilbenzotiazolin-6-szulfonát) módszerrel értékelték ki. A vizsgált izolátumok közül a legnagyobb antioxidáns aktivitást a HAL-08 nyers kivonata mutatta ki 17,10, illetve 59,39 ug/mL ICso értékkel a DPPH és az ABTS gyökök esetében. Ezenkívül a PTR-21 a Schizosaccharomyces pombe [81] életképességét vizsgálva a legerősebb öregedésgátló szernek tűnt. A Pseudomonas sp-ként azonosított PTR-08,PTR-40,PTR-41 és PTR-47 baktériumok antioxidáns aktivitását is értékelték. A PTR{51}} kivonat mutatta a legmagasabb antioxidáns tulajdonságokat 9,25 és 235,53 ug/ml ICsn értékekkel a DPPH és az ABTS gyökök esetében. Érdekes módon a Schizosaccharomyces pombe PTR{57}}-modulált élesztő élettartama elősegíti az antioxidáns védekező mechanizmusokat, összefüggésben áll az intracelluláris oxidatív stresszel[82]. Ugyanezek a szerzők egy másik indonéz baktérium (Pseudoalteromonas flavipulchra, STILL-33) kivonatát vizsgálták, amely a Stylotella sp.Cistanche kivonat sugárzás elleni védelemSTILL-33, amely magas DPPH- és ABTS-lebontó aktivitást mutatott 7,80 ug/mL (DPPH) és 31,50 ug/ml (ABTS) ICso értékekkel[83].

Egyes munkák az antioxidáns képességekkel együtt értékelték a bőrfertőzésekben gyakran előforduló specifikus kórokozók növekedést gátló aktivitását. Például egy klórozott kinolon, az Ageloline A, amelyet Streptomyces sp. Az SBT345-öt, az Agelas oroides mediterrán szivacs bakteriális szimbiontját vizsgálták gyökfogó és antimikrobiális tulajdonságai miatt. Ez a vegyület antioxidáns potenciált mutatott egy humán leukémiás sejtvonalon (HL{6}}), és tovább tudta csökkenteni az oxidatív stresszt és a 4-nitrokinolin-1--oxid (NQO) által kiváltott genomi károsodást. Ezenkívül az Ageloline A dózisfüggő módon gátolta a Chlamydia trachomatis növekedését 2,14 ug/ml ICsn értékkel [84]. Az E. coli MTCC-1687, a P. aeruginosa MTCC-1688, a B.subtilis MICC-441 és a S.aureus MICC-737 antimikrobiális aktivitását is megfigyelték egy GSA10-ből. A Halichondria glabrata szivacshoz kapcsolódó törzs (Mumbai nyugati partja, India). Ezenkívül antioxidáns tulajdonságokat mutattunk ki DPPH scavenging és Total Radical-trapping Anti-oxidant Parameter (TRAP) vizsgálattal. A TRAP vizsgálat során a GSA10 peroxil-fogóként működött, és a gátlás százalékos aránya arányos volt a GSA10 koncentrációkkal [85]. Egy közelmúltban végzett munkában a nyers metanolos kivonat és a S. officinalis szivacsból (Cortiou és Riou, Franciaország) izolált Bacillus 2011SOCCUF3 törzs frakciói antioxidáns és antimikrobiális aktivitást mutattak. Különösen a DPPH-teszt mutatott dózisfüggő befogó aktivitást 38.9-49,1 százalékos (10-50 mg/ml) százalékos gátlás mellett, az agar-lyuk diffúziós módszer pedig erős gátló hatást mutatott ki. a C.albicans ellen 2.5-20mg/mL[86] koncentrációtartományban.

A Scopalina hapalia (Mayotte dél-keleti partvidéke) bakteriális szimbionok nyers kivonatainak öregedésgátló és bőrfehérítő tulajdonságait számos célponton értékelték, beleértve az elasztázt, tirozinázt, katalázt, sirtuin 1-et (Sirt1), ciklinfüggő kinázt. 7 (CDK7), fyn-kináz és proteaszóma[66]. Közelebbről, az SH-82 (Micromonospora fluostatini) izolátum elegendő mértékben gátolta az elasztáz aktivitást, míg az SH-89 jelentős anti-melanogén tulajdonságokat fejtett ki a tirozináz gátlása révén (58,33 százalék). A Sirtl aktivitás legerősebb aktivátorait az SH-82 és SH-100 (Bacillus licheniformis) kivonatok mutatták. Ezenkívül négy Bacillus törzs és három Salinispora arenicola kivonat mutatott számottevő antioxidáns és CDK7 gátló aktivitást. Meglepő eredményekről számoltak be S.cistanche herbaarenicola (SH{{0}}EA-SM) és B. licheniformis (SH-04-EA-SM), amelyek gátolják a Fyn aktivitást a három vizsgált koncentrációban (0.{{ 8}}33,0,0033 és 0,00033 ug/mL). Ezzel szemben az SH-45, SH-54, SH-78 és SH{ nyers kivonatai A {13}} enyhe aktivitást csak a legmagasabb koncentrációnál (0,033 ug/ml) észleltek. Összességében a szerzők ezeket a szivacsból származó baktériumokat új bőrfehérítő és öregedésgátló szerek megfelelő forrásaiként javasolták [66].

Ahogy fentebb említettük (lásd a bevezető részt), a mikrobiális biosurfaktánsok megfelelő tulajdonságokkal rendelkeznek a bőrápoló készítményekhez[57]. Például Dhasayan és munkatársai[87] több, az indiai C. diffusa szivacsból izolált törzs hidratáló tulajdonságait értékelték. Különösen az MB-30 (Halomonas sp.) és MB-D9 (Alcaligenes sp.) mutatta a legnagyobb emulgeáló aktivitást 48 órás inkubáció után, míg az MB-7 (Bacillus subtilis) és MB{{ 8}} (Bacillus amyloliquefaciens) izolátumok ugyanazokat a tulajdonságokat mutatták 72 órás inkubáció után, ami arra utal, hogy a bioaktív vegyületek valószínűleg a növekedés stacioner fázisában szekretálódnak [87]. Ezen túlmenően egy nemrégiben végzett munkában a Mycale ramulosa (Kaliforniai-öböl) szivacshoz kapcsolódó baktériumtörzs (Bacillus niabensis, My{11}}) egyértelmű aktivitást mutatott az összeesési tesztben és az emulgeálási tulajdonságokban, nagy stabilitással 24 órán keresztül. , a kontrollhoz (nátrium-dodecil-szulfát, SDS) képest. Ezen túlmenően a My{13}} felülúszói ígéretes lerakódásgátló aktivitást mutattak, 1-2 százalékos (v/v) minimális gátló koncentrációval (MIC), Bacillus subtilis, Micrococus sp. és Sagittula stellata ellen [88].

Ez a cikk a Mar. Drugs 2021, 19, 444 számából származik. https://doi.org/10.3390/md19080444 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs