A zerumbone, a Zingiber Officinale Roscoe trópusi gyömbér szeszkviterpénje, gyengíti az MSH ​​által kiváltott melanogenezist a B16F10 sejtekben 1. rész

Absztrakt:A Zerumbone (ZER), a Zingiberaceae család aktív alkotórésze, számos biológiai aktivitást mutatott, mint például gyulladáscsökkentő, antiallergiás, antimikrobiális és rákellenes; melanogén-ellenes tulajdonságait azonban nem vizsgálták. Jelen tanulmányunkban bemutatjuk, hogy a ZER és a Zingiber hivatalos (ZO) kivonatok, amelyek jelentősen gyengítik a melanin felhalmozódását a melanocita-stimuláló hormon (-MSH) által stimulált egér melanogén B16F10 sejtekben. Továbbá annak a molekuláris mechanizmusnak a tisztázása érdekében, amellyel a ZER gátolja a melanin felhalmozódását, elemeztük a melanogenezishez társuló transzkripciós faktor, a mikroftalmia-asszociált transzkripciós faktor (MITF) és célgénjei, például a tirozináz, tirozinázzal rokon protein 1 expresszióját. TYRP1) és a tirozinázzal rokon protein 2 (TYRP2) B16F10 sejtekben, amelyeket -MSH stimulál. Itt azt találtuk, hogy a ZER gátolja a melanogén gének MITF által közvetített expresszióját -MSH stimuláció hatására. Ezenkívül a különböző koncentrációjú zerumbonnal és ZO-val kezelt sejtek fokozott extracelluláris szignál által szabályozott kináz 1 és 2 (ERK1/2) foszforilációt mutattak, amelyek részt vesznek a MITF lebontási mechanizmusában. Az ERK1/2 farmakológiai gátlása U0126 alkalmazásával kellően megfordította a ZER anti-melanogén hatását, ami arra utal, hogy az ERK1/2 fokozott foszforilációja szükséges az anti-melanogén aktivitáshoz. Összességében ezek az eredmények azt sugallják, hogy a ZER és ZO kivonatok anti-melanogén hatásuk miatt bőrfehérítő kozmetikumok hatóanyagaként használhatók.

A vonatkozó tanulmányok szerint a cisztán egy közönséges gyógynövény, amelyet "az életet meghosszabbító csodanövényként" ismernek. Fő összetevője azcisztanozid, melynek különféle hatásai vannak, mint plantioxidáns,gyulladáscsökkentő, és az immunrendszer működésének elősegítése. A mechanizmus közöttcistancheésbőrfehérítésa cistanche antioxidáns hatásában rejlikglikozidok. Az emberi bőrben a melanint a tirozin oxidációja katalizáljatirozináz, 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, ígygátolja a melanin termelését.

Kattintson a Hogyan használjuk a Cistanche-t

További információért:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Kulcsszavak:zerumbone; Zingiber officinal Roscoe; melanogenezis; MITF; ERK1/2

1. Bemutatkozás

A melanogenezist, vagyis az epidermális melanociták melanintermelését a -melanocyte stimuláló hormon (-MSH) stimulálja, amely ultraibolya (UV) sugárzás hatására a keratinocitákból választódik ki [1,2]. Az őssejt-faktor (SCF) egy másik melanogén faktor, amely szigorúan szabályozza a melanociták migrációját, proliferációját és differenciálódását a szülés utáni bőr melanogenezis fenntartása érdekében [3]. A mikroftalmia-asszociált transzkripciós faktor (MITF), amely egy melanogén transzkripciós faktor, a cAMP-PKA-CREB (ciklikus adenozin-monofoszfát-protein kináz A-cAMP válaszelem kötő fehérje) jelátviteli útvonalon keresztül aktiválódik melanocortin 1 receptoron keresztüli -MSH stimuláció hatására. (MC1R) az epidermális melanociták citoplazmatikus membránjában [4]. Számos vegyi anyag, mint például a forskolin és az IBMX (3-izobutil-1-metil-xantin), ismerten aktiválja a cAMP-PKA-CREB jelátviteli útvonalat, ami melanogenezis indukálásához vezet [5]. Számos tanulmány kimutatta, hogy az onkogenezis molekuláris mechanizmusában részt vevő extracellulárisan szabályozott kinázok 1-es és 2-es (ERK1/2) tartós aktivációja elősegíti a MITF foszforilációját a Ser73-on, majd az ubikvitin-függő proteolízisen keresztül történő lebomlását [6,7 ]. Valójában az U0126-ról, egy szelektív ERK1/2-útvonal-gátlóról számoltak be, hogy fokozza a MITF-expressziót és a tirozináz aktivitást, melanintermeléshez vezetve [6]. A stabilizált és aktivált MITF fokozza a melanogén gének, például a tirozináz, a tirozinázzal rokon protein 1 (TYRP1) és a tirozinázzal rokon protein 2 (TYRP2) expresszióját. A tirozin 3,4-dihidroxi-fenilalaninná (L-DOPA) történő átalakulását, amely a melanogenezis kezdeti lépése, a tirozináz katalizálja. A tirozinázzal rokon fehérjék (TRP-k) további oxidációs és tautomerizációs reakciókat katalizálnak [8]. A melaninszintézis után az érett melanin az epidermális melanocitákból a bazális keratinociták citoplazmájába kerül, hogy megvédje a sejteket az UV-sugárzástól [2].

A rendellenesen megnövekedett melanogenezis többféle bőrbetegséget okoz, mint például bőrrák, chloasma és szeplők [4]; így olyan kis molekulák vagy természetes termékek, amelyek vagy a tirozináz katalitikus aktivitását célozzák, vagy a melanogenezis jelátviteli útvonalainak szabályozóit, beleértve az ERK1/2-t, vagy a melanogén gének MITF által közvetített transzkripcióját, a kozmetikai termékekben hasznosítható hatóanyagokként azonosították. ipar. Számos kis molekulát, mint például a kojsav, az arbutin és a niacinamid, széles körben használnak kozmetikai összetevőkként melanogénellenes hatásuk miatt. A jelentések azonban kimutatták, hogy a kojinsav genotoxikus aktivitása miatt számos mellékhatást okoz, beleértve a citotoxicitást, a dermatitiszt, a bőrrákot és a hepatocelluláris karcinómát [9]. Bár a medveszőlő növényből izolált arbutint hiperpigmentációs rendellenességek kezelésére használták, a közelmúltban kozmetikai összetevőként való használatát számos mellékhatása miatt korlátozták [9]. Beszámoltak arról, hogy a niacinamid anti-melanogén aktivitással rendelkezik, és ezt a hatást a melanoszóma melanocitákból a környező keratinocitákba történő gátlásával fejti ki [10]. Így a kozmetikai iparban általában bőrfehérítő vegyületként használták. A bevett, számos mellékhatással járó bőrfehérítő szerek korlátainak leküzdése érdekében fontos természetes forrásból származó biztonságos bőrfehérítő összetevők kifejlesztése. Például a -thujaplicint, a linderanolid B-t, a 4-butil-rezorcint és a plumbagint tirozináz gátló hatásuk miatt anti-melanogén vegyületekként azonosították [4,11]. A nobiletin, a withaferin A, a szezamol és a chaetocin anti-melanogén tulajdonságokat mutatnak a melanogenezis útjában lévő jelátviteli intermedierek modulálásával [11].

A Zerumbone (ZER) egy természetes termék, amelyet a Zingiberaceae családba tartozó növények illékony illóolajaiból izolálnak, mint például a Zingiber zerumbet Smith és a Zingiber officinal Roscoe [12]. Számos tanulmány kimutatta, hogy a ZER biológiai aktivitások széles skálájával rendelkezik, beleértve az antimikrobiális, antioxidáns, antidiabetikus, rákellenes, gyulladásgátló, antiallergén és antiangiogén hatásokat [12]. Érdekes módon a ZER-ről kimutatták, hogy védőhatást fejt ki az ultraibolya A (UVA) által kiváltott oxidatív károsodás ellen a bőr keratinocitáiban, mivel képes megkötni a reaktív oxigénfajtákat (ROS) az E nukleáris faktor aktiválása révén{{8} }kapcsolódó tényező-2 (Nrf2) [1,13]. Ez arra utal, hogy a ZER funkcionális adalékanyagként használható a bőrápoló kozmetikumokban. A ZER hatás melanogén-ellenes tulajdonságainak részletes mechanizmusát azonban még tanulmányozni kell.

Jelen tanulmányban a ZER és a Zingiber officinal (ZO) kivonat -MSH-stimulált melanogenezisre gyakorolt ​​gátló hatásait és ezek mögött meghúzódó mechanizmusokat vizsgálták. Itt megmutatjuk, hogy a ZER szignifikánsan elnyomja az -MSH által kiváltott melanogenezist az ERK1/2 foszforilációjának fokozásával és a melanogén gének MITF által közvetített expressziójának gátlásával.

2. Eredmények

2.1. A zerumbone (ZER) elnyomja az MSH ​​által kiváltott melanogenezist a B16F10 egér melanoma sejtekben

A zerumbon (ZER) anti-melanogén hatásának tanulmányozásához kezdetben a citotoxicitást értékeltük mind a B16F10, mind a HaCaT sejtekben. A ZER kémiai szerkezetét az 1A ábra mutatja. Megfigyelték, hogy a ZER 20 µM feletti koncentrációban erős citotoxikus hatást fejtett ki, míg a 20 µM alattiaknál a ZER nem mutatott citotoxicitást mindkét sejtvonalban (1B. ábra). Ezt követően a ZER gátló hatásait vizsgáltuk a melanociták stimuláló hormon (-MSH) által kiváltott melanin felhalmozódására és szekréciójára B16F10 sejtekben. Kimutatták, hogy a ZER erősen elnyomja a melanin -MSH által kiváltott intracelluláris felhalmozódását és szekrécióját a tenyésztési tápközegbe (1C., D. ábra). Ezenkívül azt találtuk, hogy a ZER hatékonyabban gyengíti a melanogenezist, mint az 1 mM arbutin vagy a 0,2 mM kojinsav, amelyek a bőrfehérítő kozmetikumok jól ismert aktív összetevői (1D ábra). Annak tisztázására, hogy a ZER elegendő-e a melanogenezis elnyomására az emberi sejtekben, melanint termelő G361 humán melanoma sejteket használtunk. Amint az 1E. ábrán látható, a ZER szignifikánsan csökkenti az őssejt-faktor (SCF) által kiváltott extra- és intracelluláris melanintartalmat. Ezek az eredmények megerősítik a ZER anti-melanogén aktivitását melanogén egér B16F10 és humán G361 sejtekben.

2.2. A zerumbone elnyomja a melanogenezis transzkripciós faktor, az MITF és célgénjei génexpresszióját a G361 humán melanoma sejtekben 

Az endotelin-1 és az SCF jelátvitelről beszámoltak arról, hogy alapvető szerepet játszanak a melanogenezisben humán melanocitákban és a melanoma számos altípusában [3,14–16]. Ebben a vizsgálatban azt találtuk, hogy a ZER elnyomja a melanogenezist melanogén ingerekre, az -MSH-ra és az SCF-re egér B16F10 és humán G361 melanomasejtekben (1. ábra).

Így a melanogenezishez kapcsolódó gének és fehérjék expressziós szintjének változásait mértük SCF stimuláció hatására G361 humán melanoma sejtekben. Azt találtuk, hogy a ZER gyengíti az SCF által kiváltott MITF és tirozináz fehérje expressziót 2–4 órával, illetve 24–48 órával az SCF stimuláció után (2A ábra). Ezenkívül a melanogenezishez kapcsolódó gének, például a MITF, a tirozináz és a tirozinázzal rokon protein 1 (TYRP1) génexpressziója elnyomott a ZER-kezelt G361 sejtekben (2B, C ábra). Ezek az eredmények felfedték a melanogenezishez kapcsolódó gének expressziójának csúcsidejét SCF stimuláció esetén; a maximális MITF mRNS-indukciót 1-2 órán belül figyelték meg, és a tirozináz és a TYRP1 mRNS-szintjeit 24-48 órával az SCF stimuláció után érte el.

2.3. A zerumbon elnyomja a melanogén gének és enzimek expresszióját egér B16F10 sejtekben

Annak a molekuláris mechanizmusának vizsgálatára, amellyel a ZER elnyomja a melanogenezist, megmértük a melanogenezis transzkripciós faktor, a MITF és célgénjei, például a tirozinázzal rokon protein 1 (TYRP1), tirozináz és tirozinázzal rokon protein 2 (TYRP2) génexpresszióját. ZER hiányában vagy jelenlétében. Mivel a melanogenezishez kapcsolódó gének expressziójának csúcsideje SCF és -MSH stimuláció hatására ismert a humán G361 (2. ábra) és az egér B16F10 melanomasejtek [4] esetében, tovább mértük a MITF, tirozináz, TYRP1 és TYRP2 expresszióját. ZER-rel kezelt egér B16F10 melanoma sejtekben 2 vagy 48 órás -MSH-val végzett inkubáció után. A 3A. ábra azt mutatja, hogy a ZER elegendő az -MSH-indukált MITF, TYRP1, TYRP2 és tirozináz expresszió gyengítésére B16F10 sejtekben. Hasonlóképpen, a MITF, a tirozináz és a TYRP2 fehérje expressziós szintje csökkent a ZER kezelés hatására. A CREB protein kináz A (PKA) által közvetített foszforilációja a fő jelátviteli útvonal, amely -MSH stimuláció hatására transzkripciós szinten növeli a MITF-et [4]. Így itt azt elemeztük, hogy a CREB ZER általi csökkent foszforilációja közvetítheti-e a MITF elnyomását. Azt találtuk, hogy a -MSH-indukált CREB foszforilációt nem befolyásolta a ZER-kezelés, ami arra utal, hogy a ZER a PKA-CREB jelátviteli útvonal tengelyétől függetlenül elnyomja az -MSH-indukált MITF expressziót (3B. ábra). Mivel a tirozináz egy sebességkorlátozó enzim, amely szabályozza a melaninszintézist [2,4,11], tovább elemeztük az intracelluláris tirozináz fehérje szintjét és enzimaktivitását arbutin, kojinsav és ZER kezelés során. A 3C. ábra azt mutatja, hogy a ZER megfelelően csökkenti az -MSH-indukált tirozináz fehérjeszinteket a B16F10 sejtekben. Ezenkívül a 3D. ábra azt mutatja, hogy a 10 µM ZER hatékonyabban gátolja az L-DOPA oxidációt, mint a tirozináz inhibitorok, az arbutin és a kojsav, ami arra utal, hogy az L-DOPA dopakinonná történő oxidációja a tirozináz enzimaktivitása révén elnyomja a ZER-kezelt sejteket. . Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a ZER gyengíti az -MSH által közvetített melanogenezist az MITF, egy melanogenezishez kapcsolódó transzkripciós faktor és célgénjei génexpressziójának elnyomásával.

2.4. A zerumbone anti-melanogén hatása az ERK1/2 foszforilációján keresztül valósul meg

A protein kináz B (AKT) és az extracelluláris szignál által szabályozott kinázok (ERK1/2) növekedési faktorok vagy melanogén ingerek általi aktiválása ismert, hogy az MITF és célgénjei csökkent expressziója révén elnyomja a melanogenezist [11]. A MITF foszforilációja a Ser73-on és Ser409-en az ERK1/2 jelátviteli útvonalra válaszul elősegíti annak proteaszóma-függő lebomlását [17,18]. Ezért megvizsgáltuk, hogy a ZER szabályozza-e az ERK1/2 foszforilációt B16F10 egér és G361 humán melanoma sejtekben. Az ERK1/2 (p-ERK1/2) megnövekedett foszforilációja (p-ERK1/2), de a teljes ERK1/2 (T-ERK1/2) megnövekedett foszforilációját figyelték meg a ZER kezelés során idő- és dózisfüggő módon (4A, B ábra). Érdekes módon az ERK1/2 foszforilációja gyorsan megnövekedett a ZER-kezelés után 10–30 percen belül és 1–2 órával egér B16F10 és humán G361 melanomasejtekben (4A ábra). Az AKT és a MEK foszforilációját azonban nem figyelték meg a ZER-kezelés során, ami arra utal, hogy a ZER által kiváltott ERK1/2 foszforiláció elnyomhatja a MITF-et (4B. ábra). Mivel az ERK1/2 foszforiláció elősegíti a MITF foszforilációját és proteaszómális lebomlását [17,18], megvizsgáltuk, hogy a proteaszóma inhibitor megakadályozza-e a MITF ZER általi redukcióját. A MITF ZER általi elnyomását nem figyelték meg MG132 jelenlétében, ami megerősíti, hogy a ZER csökkenti a MITF expresszióját a proteaszómális lebontás révén (4C. ábra). Ezután megvizsgáltuk, hogy a ZER foszforilálja-e a MITF-et a Ser73-on, amely az ERK1/2 célmaradéka. A foszforilált MITF kimutatására a sejteket -MSH-nak és MG132-nek tesszük ki. Itt azt találtuk, hogy a foszforilált MITF-et (Ser73) szignifikánsan növelte a ZER -MSH és MG132 jelenlétében (4D. ábra). Az U0126, egy szelektív mitogén-aktivált protein kináz (MAPK) gátló [19], megszüntette a ZER által kiváltott MITF foszforilációt (4D. ábra). Ezenkívül a teljes MITF fehérje szintjét a teljes sejtlizátumokban (WCL) nem változtatta meg a ZER és az U0126 az MG132 jelenlétében (4D. ábra). Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az ERK1/2-közvetített MITF (Ser73) foszforilációja és proteaszómális lebomlása kritikus mechanizmus a MITF ZER által közvetített szuppressziójában. Ezenkívül a 4E. ábra azt mutatja, hogy az U0126 szignifikánsan helyreállította a csökkent MITF fehérjeszinteket a ZER-rel kezelt sejtekben. Következetesen a ZER által csökkent intracelluláris melanin tartalmat az U0126 körülbelül 40 százalékra állította vissza (4F ábra), ami arra utal, hogy az ERK1/2 aktiválása szükséges a ZER melanogénellenes hatásához.

2.5. A Zingiber Offificinale (ZO) kivonatok melanogénellenes hatása

A ZER a Zingiberaceae család számos növényéből származó növényi vegyület, mint például a Zingiber zerumbet és a Zingiber officinal [12]. Így kezdetben a sejtek életképességét mértük ZO kivonat hiányában vagy jelenlétében B16F10 és HaCaT sejtekben. Az 5A. ábra azt mutatja, hogy a sejtek életképességét nem változtatta meg a ZO-kivonat kezelés. Tovább elemeztük a Zingiber officinal (ZO) kivonat melanogén-ellenes hatásait. Mivel a MITF és cél melanogén génjei expresszióját a ZER csökkentette az aktivált ERK1/2 jelátviteli útvonalon keresztül (2. és 3. ábra), ellenőriztük, hogy a ZO kivonat elnyomja-e az -MSH-indukált MITF és melanogén célfehérjék expresszióját B16F10 sejtekben. A ZER anti-melanogén hatásához hasonlóan az -MSH-indukált MITF, tirozináz és TYRP2 dózisfüggő módon szignifikánsan csökkentette a ZO-kivonatot (5B. ábra). Érdekes módon az ERK1/2 foszforilációja szintén megnövekedett a ZO-kivonattal kezelt sejtekben (5B. ábra). A MITF és célgének, például a tirozináz, TYRP1 és TYRP2 expressziója szignifikánsan csökkent 5 µg/µL ZO-kivonat kezelés hatására (5C. ábra). Ezenkívül mind az extracelluláris, mind az intracelluláris melanintartalom jelentősen, körülbelül 40%-ra csökkent 5 µg/µl ZO-kivonat kezelés hatására (5D ábra). Ezenkívül csökkent tirozináz aktivitást figyeltek meg a ZO-kivonattal kezelt sejtekben (5E. ábra). Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a Zingiber officinal (ZO) kivonat elnyomja a melanogenezist azáltal, hogy gyengíti a MITF-közvetített melanogén génexpressziót.

További információ: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501