A swertiajaponin kettős mechanizmussal gátolja a bőr pigmentációját, hogy elnyomja a tirozinázt 1. rész

ABSZTRAKT

Sok bőrfehérítő vegyület a tirozinázt célozza meg, mivel ez a melaninszintézis két sebességkorlátozó lépését katalizálja. Bár jelenleg sok tirozináz-inhibitor áll rendelkezésre bőrfehérítés céljára, nemkívánatos mellékhatásokról is beszámoltak. Így számos erőfeszítést tettek biztonságosabb tirozináz inhibitorok kifejlesztésére természetes termékekből. Ennek megfelelően ötven flavonoidot, a természetben előforduló antioxidánsok és fémkelátképzők csoportját teszteltük, és a swertiajaponint mint a legerősebb tirozináz inhibitort szűrtük a sejtmentes kísérletekben. A swertiajaponin nem mutatott citotoxicitást B16F10, HaCat és Hs27 sejtekben, és erős antioxidáns aktivitást mutatott a sejtmentes rendszerrel és B16F10 sejtekkel végzett kísérletekben. Jelentősen gátolta az MSH ​​vagy UVB által kiváltott melanin felhalmozódását a B16F10 sejtekben, és elnyomta a bőr pigmentációját emberi bőrmodellben. Mögöttes mechanizmusokként az in silico és a Lineweaver-Burk plot elemzések kimutatták, hogy a swertiajaponin közvetlenül kötődhet a tirozináz aktivitáshoz, és több hidrogénkötést és hidrofób kölcsönhatást alakít ki a tirozináz kötőzsebével, és gátolja azt. Ezenkívül a Western blot eredmények azt mutatták, hogy a swertiajaponin gátolta az oxidatív stressz által közvetített MAPK/MITF jelátvitelt, ami a tirozináz fehérjeszint csökkenéséhez vezetett. A swertiajaponin együttesen elnyomja a melanin felhalmozódását azáltal, hogy gátolja a tirozináz aktivitását és fehérje expressziós szintjét. Így ez egy újszerű adalék a fehérítő kozmetikumokhoz.

Kulcsszavak

swertiajaponin; melanogenezis; pigmentáció; emberi bőr; tirozináz

BEVEZETÉS

A bőr a melanin pigmentek felhalmozódásának fő helye. A melanin szintézise és felhalmozódása az ultraibolya (UV) sugárzás elleni védőmechanizmusként megy végbe. Így a fekete bőrű embereknél kisebb a bőrrák kockázata, mint a sápadt bőrűeknél, mivel védve vannak az UV mutagén hatásaitól [1]. Az ellenőrizetlen melanogenezis azonban szorosan összefügg a pigmentációs rendellenességekkel, beleértve a melizmát, a szeplőket és az időskori lentigint [2]. Ezenkívül a bőrszín kóros megváltozása kedvezőtlen kozmetikai problémákhoz vezet, és végül rontja az életminőséget. Így a kóros melanogenezis megelőzése jelentős figyelmet fordított a bőrfehérítő kozmetikumok fejlesztésére [3–5].

A melanocita a fő sejttípus, amely a melanint szintetizálja a bőr epidermiszében. A szintézis után a melanociták a melanint a dendriteken keresztül a keratinocitákba juttatják, ami a bőr pigmentációjához vezet. A melanin L-tirozinból hidroxilezési és oxidációs folyamatokkal szintetizálható, melyben a melaninszintézisben egy többfunkciós réztartalmú tirozináz játszik kulcsszerepet. A tirozináz a melaninszintézis két sebességkorlátozó lépését katalizálja; az L-tirozin mikofenolát hidroxilezése 3,4-dihidroxi-L-fenilalaninná (L-DOPA), valamint az L-DOPA oxidációja DOPA-kininné [6, 7]. Ennek megfelelően a tirozináz gátlás jó stratégia a bőr ragyogására, de a citotoxicitás és a stabilitás hiánya korlátozza a különböző tirozináz inhibitorok alkalmazását az orvosi termékek és kozmetikumok területén. Ezért szüntelenül törekedtek arra, hogy biztonságosabb, erősebb stabilitású és szelektivitással rendelkező tirozináz inhibitorokat találjanak természetes forrásokból.

A bőr jobb és biztonságosabb fehérítő hatását biztosító vegyületek megtalálása érdekében ötven, természetesen elérhető flavonoidot teszteltünk a tirozináz gátló hatása tekintetében, és a swertiajaponint mint a legerősebb tirozináz inhibitort vizsgáltuk. Tovább vizsgáltuk a bőrpigmentációra gyakorolt ​​hatását sejt- és emberi bőrmodellek segítségével, különféle biológiai vizsgálatokkal és in silico analízissel.

A Cistanche egy közönséges gyógynövény, amelyet "az életet meghosszabbító csodanövényként" ismernek. Fő összetevője a cistanozid, amely különféle hatásokkal rendelkezik, mint például antioxidáns, gyulladáscsökkentő és immunfunkciót serkentő. A cistanche és a bőrfehérítés közötti mechanizmus a cistanche glikozidok antioxidáns hatásában rejlik.

Kattintson a Cistanche-ra a bőrfehérítés javításához

Kérdezz többet:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Az emberi bőrben a melanin a tirozin tirozináz által katalizált oxidációjával keletkezik, az oxidációs reakcióhoz pedig oxigén részvétele szükséges, így a szervezetben lévő oxigénmentes gyökök a melanintermelést befolyásoló fontos tényezővé válnak. A Cistanche cisztanozidot tartalmaz, amely antioxidáns, és csökkentheti a szabad gyökök képződését a szervezetben, így gátolja a melanintermelést.

Ezen túlmenően, a cisztanche elősegíti a kollagéntermelést, ami növelheti a bőr rugalmasságát és csillogását, és segít helyreállítani a sérült bőrsejteket.

A Cistanche Phenylethanol Glykozidok jelentősen csökkentik a tirozináz aktivitást, a tirozinázra gyakorolt ​​​​hatás pedig kompetitív és reverzibilis gátlás, ami tudományos alapot nyújthat a Cistanche fehérítő összetevőinek fejlesztéséhez és hasznosításához.

Ezért a cistanche kulcsszerepet játszik a bőr fehérítésében. Gátolhatja a melanintermelést, hogy csökkentse az elszíneződést és a tompaságot; és elősegíti a kollagéntermelést a bőr rugalmasságának és ragyogásának javítása érdekében. A cistanche ezen hatásainak széles körben elterjedt felismerése miatt számos bőrfehérítő termék elkezdett gyógynövényi összetevőket, például a Cistanche-t bejuttatni a fogyasztói igények kielégítésére, így növelve a Cistanche kereskedelmi értékét a bőrfehérítő termékekben.

Összefoglalva, a cistanche szerepe a bőr fehérítésében döntő fontosságú. Antioxidáns hatása és kollagéntermelő hatása csökkentheti az elszíneződést és a fakóságot, javítja a bőr rugalmasságát és csillogását, ezáltal fehérítő hatást érhet el. Ezenkívül a Cistanche széles körű alkalmazása a bőrfehérítő termékekben azt mutatja, hogy kereskedelmi értékben betöltött szerepét nem lehet alábecsülni.

EREDMÉNYEK ÉS MEGBESZÉLÉS

A swertiajaponin ötven flavonoid közül a legerősebb tirozináz inhibitor

A különféle természetes vegyületek közül a flavonoidokról, a természetben előforduló antioxidánsok és fémkelátképzők egy csoportjáról ismert, hogy elnyomják a tirozináz aktivitást, mivel képesek réz-flavonoid komplexeket képezni [8, 9]. Ötven, kereskedelemben kapható flavonoidot használtunk fel annak tesztelésére, hogy van-e gátló hatásuk a gomba tirozináz ellen. A kojinsavat, egy jól ismert tirozináz inhibitort használták pozitív kontrollként a jobb tirozináz inhibitorok szűrésére (1A-1B ábra). Ennek eredményeként a 40-es számú minta (swertiajaponin) (1C. ábra) mutatta a legerősebb tirozináz gátló aktivitást, mint a többi flavonoidé (1A-1B ábra és 1. kiegészítő ábra). Ha a gátló aktivitást tovább vizsgáltuk egy koncentrációfüggő kísérlettel, a kojinsav IC50 értéke 41,26 μM, a swertiajaponiné pedig 43,47 μM (1D ábra), ami azt jelzi, hogy a swertiajaponin tirozináz aktivitásának gátlása összehasonlítható a kojinsavéval. kémcsőkísérleteken.

A swertiajaponin nem mutat citotoxicitást in vitro

A swertiajaponin a flavonoid C-glikozidok családjába tartozik. Tartalmaz egy szénhidrátrészt, amely C-glikozidosan kapcsolódik az egyik flavonoid gerinchez (1C. ábra). A jelentések szerint a Swertia japonica teljes gyógynövényében megtalálható vegyület [10]. Bár egyes tanulmányok arról számoltak be, hogy a Swertia japonica-t klinikailag használják a gyomor-bélrendszeri tünetek kezelésére Japánban [11], kevés tanulmány áll rendelkezésre a swertiajaponin biológiai funkcióiról. Így tovább vizsgáltuk a melanogenezisre gyakorolt ​​hatását. Mivel a citotoxicitás a szintetikus tirozináz inhibitorok egyik fő problémája, több sejtvonalon, köztük a HaCat (humán keratinocita), a B16F10 (egér melanoma) és a Hs27 (humán fibroblaszt) segítségével teszteltük, hogy a swertiajaponin mutat-e sejttoxicitást. A swertiajaponin nem mutatott citotoxicitást ezekben a sejtvonalakban (2A-2C ábra).

A swertiajaponin gátolja a melanogenezist a B16F10 sejtekben

A melanogenezisre gyakorolt ​​hatását kojinsavval vagy swertiajaponinnal előkezelt B16F10 sejtekkel, majd UVB vagy MSH expozícióval, a legerősebb melanogén induktorokkal vizsgáltuk. Ahogy az várható volt, az UVB- vagy MSH-expozíció jelentősen növelte a melaninszintet a B16F10-sejtekben (2D ábra-2F), a swertiajaponin-kezelés pedig dózisfüggő módon csökkentette a sejt melanintartalmát az UVB- vagy MSH-expozíciót követően (2D. ábra{10). }}F). Sejtvizsgálatokban a swertiajaponin melanogénellenes hatása erősebbnek tűnik, mint a kojsavé (2E- 2F ábra). Hasonlóképpen, az MSH-kezelés előtt swertiajaponinnal előkezelt sejtpellet színe kivilágosodott az MSH-val kezelt sejtekhez képest (2D. ábra), ami azt jelzi, hogy a swertiajaponin gátolja az UVB vagy MSH által indukált melanogenezist.

A swertiajaponin gátolja a melanogenezist emberi bőrmodellben

Annak igazolására, hogy a swertiajaponin elnyomja az emberek bőrpigmentációját, életképes, háromdimenziós, helyreállított emberi epidermiszt tenyésztettünk ki, amely emberi melanocitákból és keratinocitákból áll, amelyekről ismert, hogy idővel spontán melanogenezisen mennek keresztül [12]. A humán bőrmodellt swertiajaponinnal előkezeltük 1 órán át, majd a fenntartó tápközegben 5 napig tenyésztettük. Az 1. naphoz képest az emberi bőrmodell az 5. napon elsötétült, és a swertiajaponin-kezelés koncentrációfüggő módon megakadályozta ezt (3A-3B ábra). Hasonlóképpen, a Fontana-Masson festés azt mutatta, hogy a swertiajaponin jelentősen csökkentette a melaninszintet az epidermiszben (2C. ábra), ami arra utal, hogy a swertiajaponin csökkenti a pigmentációt aemberi bőrmodell.

A swertiajaponin kötődhet a tirozinázhoz, és inaktiválhatja azt

Ezt követően a swertiajaponin által közvetített anti-melanogén hatások mögött meghúzódó mechanizmusokat vizsgáltuk B16F10 sejtek segítségével. Mivel a gomba tirozinázzal végzett sejtmentes kísérletekben a swertiajaponin elnyomta a tirozináz aktivitást (1B. ábra), feltételeztük, hogy közvetlenül kötődik a tirozinázhoz, és deaktiválja azt. Ennek tesztelésére fehérje-ligandum dokkoló szimulációt végeztünk a kötődési affinitás előrejelzésére az AutoDock Vina segítségével. A tirozináz és a kojsav közötti becsült kötődési affinitás -5,4 kcal/mol, a tirozináz és a swertiajaponin közötti affinitás pedig -6,3 kcal/mol volt (4A és 4C ábra), ami arra utal, hogy a szwertiajaponin kötődhet a kojsavnál erősebb affinitással rendelkező tirozinázhoz. A vegyületek és a tirozináz közötti kötődési mód további vizsgálatához farmakoforanalízist végeztünk LigandScout 3.1 szoftverrel. Míg a kojinsav főként a tirozináz ASN260 vagy GLU256 csoportjával kialakított hidrogénkötéseken keresztül kötődhet a tirozinázhoz (4B. ábra), addig a swertiajaponin többszörös hidrogénkötést képez a HIS85, ASN81, ASN260, HIS24bic VAL foszfor2684 és ARS244 foszfor244-rezidináz 5684 és ARN2482-rezidinázaival. , és a tirozináz PHE264-maradéka (4D. ábra), ami valószínűleg megmagyarázza a swertiajaponin tirozinázhoz való nagyobb kötődési affinitását.

Mivel a fehérje-ligandum dokkolás szimulációban egy előre meghatározott tirozin kötőhelyet alkalmaztak dokkolózsebként [3], valószínű, hogy a swertiajaponin kompetitív módon kötődhet a tirozinázhoz a tirozinnal. Ennek vizsgálatára Lineweaver-Burk elemzést végeztünk. A swertiajaponin koncentrációjának emelkedésével a Km értékek is növekedtek, miközben a Vmax értékek konzisztensek voltak (4E-4F ábra), ami azt jelzi, hogy a swertiajaponin a tirozináz kompetitív inhibitora.

A swertiajaponin egy antioxidáns, amely elnyomja az UVB által kiváltott MITF/tirozináz jelátvitelt

Bár a swertiajaponin IC50 értéke hasonló a kojsavéhoz a sejtmentes kísérletben, a melanogenezis tényleges gátlása nagyobb a swertiajaponinnal kezelt sejtekben, mint a kojinsavval kezelt sejtekben, ami azt jelzi, hogy a tirozinázhoz való közvetlen kötődés nem feltétlenül az egyetlen mechanizmus, amely a swertiajponin által közvetített melanogenezis gátlása mögött áll. Jól dokumentált, hogy a flavonoidok biológiai funkciói összefüggenek antioxidáns hatásukkal [13]. Ezért azt vizsgáltuk, hogy a swertiajaponin szabályozza-e az oxidatív stresszt sejtmentes reaktív oxigén (ROS) és peroxinitrit (ONOO-) scavenging assay segítségével. A swertiajaponin erős ROS- és ONOO-megkötő aktivitást mutatott, amely összevethető a Trolox és a penicillamin, a jól ismert ROS- és ONOO-gátlókkal (5A-5B ábra). Megvizsgáltuk továbbá, hogy a swertiajaponin antioxidáns hatása a B16F10 sejtekben is kimutatható-e UVB expozíció után. Az UVB expozíció szignifikánsan növelte a ROS és ONOO termelést, míg a swertiajaponin koncentrációfüggő módon csökkentette ezeket, ami arra utal, hogy a swertiajaponin antioxidáns (5C-5D ábra).

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501