Merekäsnad esindavad põnevat mereselgrootute perekonda

Palun võtke ühendustoscar.xiao@wecistanche.comrohkem informatsiooni

Abstraktne:Viimastel aastakümnetel avastati merekeskkond kui tohutu uudsete bioaktiivsete ühendite reservuaar, mis on kasulikud inimeste tervist ja heaolu parandavates ravimites. Mitmete biotehnoloogilist potentsiaali omavate mereorganismide seas tõsteti käsnad üheks kõige huvitavamaks taimeks vastavalt laiale kirjandusele, mis kirjeldab igal aastal uusi molekule. Pole üllatav, et esimesed meditsiinilistel eesmärkidel kasutatavad mereravimid eraldati merekäsnast ja neid kasutatakse nüüd vähi- ja viirusevastaste ainetena. Enamikul juhtudel näitasid eksperimentaalsed tõendid, et väga sageli seotud ja/või sümbiootilised kogukonnad tootsid neid bioaktiivseid ühendeid vastastikuse kasu saamiseks. Tänapäeval koostatakse iluhoolduseid, kasutades ära uute mereühendite kasulikke omadusi. Tegelikult registreeriti mitmeid kosmeetiliseks hoolduseks sobivaid bioloogilisi toimeid, nagu antioksüdant, vananemisvastane, nahka valgendav ja emulgeeriv toime. Siin kogusime ja arutasime mitut teaduslikku panust, mis kirjeldasid merekäsnade sümbiontide kosmeetikapotentsiaali, mida esindasid eranditult seened ja bakterid. Kaasatud olid ka bioaktiivsed ühendid, mis on spetsiaalselt näidatud käsna metabolismi toodetena. Käsnade metaboliitide päritolu on aga kahtlane ja nendega seotud elustiku rolli ei saa välistada, arvestades, et sümbiontide eraldamine kujutab endast rasket väljakutset nende kasvatamatute omaduste tõttu.

Lisateabe saamiseks klõpsake siin

Märksõnad:käsnad; bakterid; seened; antioksüdant;vananemisvastane; naha valgendamine; antimikroobne; fotokaitse

1. Sissejuhatus

Merekäsnad esindavad põnevat mereselgrootute rühma, kus on laialdane sümbiootiline kogukond koos tohutu sekundaarsete metaboliitide tootmisega [1-7]. Käsnaga seotud elustik võib koondada laia rühma filogeneetilisi liini, sealhulgas arhee, baktereid ja seeni [8, 9]. Käsnade ja nende vastastikuste sümbiontide vahelised seosed on keerulised ning bioaktiivsete sekundaarsete metaboliitide tootmisel võib olla võimalik kaitsefunktsioon või see võib olla seotud põhjaelupaikade ruumikonkurentsiga[10,11]. Üldiselt tunnistati, et käsnasümbiontid vastutavad peremeesorganismi ainevahetuse ja kasvu, keemilise kaitse ning biootiliste ja abiootiliste stressiteguritega kohanemise eest[2,12-14].

Meres leiduvate bioaktiivsete metaboliitide kui potentsiaalsete ravimite avastamine farmaatsia-, toitumis- ja kosmeetikatööstuses ajendas mitmeid uurimisprojekte, mis põhinesid uuenduslike bioloogiliste funktsioonidega uudsete keemiliste osade tuvastamisel[15].mis on cistancheViimasel ajal on kosmeetikavaldkond kiiresti arenenud, kuna tarbijad on pööranud suuremat tähelepanu farmakoloogiliste omadustega looduslikke ühendeid sisaldavatele kreemidele ja losjoonidele [16]. Kosmeetikatooted on paiksed tooted, mis sisaldavad mõningaid bioaktiivseid koostisosi, mis jäljendavad ravimisarnaseid eeliseid, parandades naha tervisega seotud funktsiooni [16,17]. Maailma mastaabis läheb kosmeetikatööstus järk-järgult üle looduslikele ühenditele nende bioloogiliselt ühilduvate, ohutute ja keskkonnasõbralike omaduste tõttu [18]. Kosmeetikatoodete edu sõltub eelkõige ohutusest; madalad kulud; ja võime säilitada toimeainet, tarnida seda bioloogiliselt aktiivsel kujul ja avaldada teadaolevate mehhanismide kaudu bioloogilist toimet[19]. Nende viimaste probleemide lahendamiseks, eriti seoses sobimatute keemiliste omadustega, töötati välja mõned kapseldamise ja nanopreparaatide valmistamise meetodid, mis parandavad oluliselt ravimite kohaletoimetamist ja tõhusust [20-25].

Hoolimata sellest, et kosmeetikatooteid on ajalooliselt saadud maismaataimedelt[26-28], avastati viimastel aastakümnetel mitu neist merekeskkonnast. Tegelikult on ookean rikkalik bioaktiivsete koostisosade allikas, nagu vitamiinid, mineraalid, aminohapped, valgud, lipiidid, polüsahhariidid, terpenoidid, polüfenoolid, pigmendid ja ensüümid, mida kasutatakse kosmeetika valdkonnas [29]. Merekosmeetikatoodetel oli lai valik kasulikke toimeid, nagu antioksüdandid, UV-vastased, vananemisvastased, türosinaasivastased (naha valgendamine), antimikroobsed, haavade paranemise ja emulgeerivad omadused (joonis 1)[{{8} }].

Cistanche on vananemisvastane toime

Hiljuti on palju tähelepanu pööratud mere antioksüdantidele, sealhulgas tsüklosporiinile ja mükosporiinitaolistele aminohapetele (MAA), karotenoididele ja teistele ühenditele, millel on kosmeetikavaldkonnas mitu rolli [4, 45]. Mõned näited on pigmendid (nt karotenoidid), mida leidub merekeskkonnas väga palju, kuna neid toodavad kõik autotroofsed organismid (nt bakterid, arheed, vetikad ja seened). Karotenoidide hulka kuuluvad karoteenid (nt lükopeen ja -karoteen) ja ksantofüllid (nt astaksantiin, fukoksantiin ja luteiin), millel on antioksüdantne toime[46], mis kaitsevad nahka reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) eest, mis tavaliselt vabanevad organismis. rakud pärast UV-kiirguse ja naha vananemise põhjustatud looduslikku oksüdatsiooni[42]. Kuna sünteetilised ühendidvõib avaldada toksilist mõju inimeste tervisele ja heaolule[47], uuriti looduslike antioksüdantide võimalikku kasutamist kosmeetikas[49]. Erinevatest allikatest on kirjeldatud ka antimikroobseid ja saastumisvastaseid aineid, mis kaitsevad nahahaigustega seotud patogeenide eest, nagu Staphylococcus epidermis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginous ja Candida albicans, ning neid peeti kasulikeks vahenditeks kosmeetikatoodete ja dermatoloogiliste toodete valmistamisel. ravimeetodid [39,50-54].Vananemisvastane cistancheLisaks leidsid türosinaasivastase toimega bioaktiivsed ühendid kosmeetikatööstuses mitmeid rakendusi, kuna türosinaas on melaniini biosünteesis osalev võtmeensüüm ja selle ensümaatilise aktiivsuse plokki võidakse kasutada naha valgendamiseks, mille kasutamine on mõnes riigis väga populaarne. riigid [55]. Nii hüdrofiilsete kui hüdrofoobsete rühmadega pindaktiivseid aineid ja emulgaatoreid saab kasutada ka kosmeetikas [56,57]. Biosurfaktantide ja emulgaatorite tootmiseks uuriti mitmeid mere mikroorganismidest eraldatud valgu-polüsahhariidi komplekse, glükolipiide ja lipopeptiide [58]. Näiteks kitosaani pakuti selle suure veesidumisvõime tõttu naha niisutaja ja kohaletoimetamise vahendina vananemisvastaste toodete kosmeetikatoodetes [59].

Tunnustatud merekosmeetikatoodete tootjad on tsüanobakterid koos mikro- ja makrovetikatega [24,60-63], mille mitmed ühendid on kliinilistes uuringutes või juba turul heaks kiidetud [64,65]. Nagu eelnevalt mainitud, toodab käsnaga seotud mikrobiota hulgaliselt bioaktiivseid ühendeid, millel on inimeste tervisele kasulikud omadused [6]. Vaatamata suurele biotehnoloogilisele olulisusele on seni vaid vähesed uuringud vaadanud läbi käsnade sümbiontide metaboliitide võimalikud rakendused kosmeetikavaldkonnas, keskendudes konkreetsetele käsnaliikidele[66] või rühmitades mitut mereorganismide taksonit [29].

Käesolevas ülevaates analüüsisime teaduskirjanduse kogumit käsnade sümbiontidega seotud ühendite kohta, millel on kosmeetikavaldkonnas huvitav bioloogiline aktiivsus. Eelkõige keskendusime bakteritele ja seentele, mida käsnadega seotud kooslustes leidub äärmiselt palju. Lisaks kaalusime ka käsnade metaboliite, mille bioloogiline aktiivsus leiti kosmetseutiliste preparaatide jaoks ülimalt sobivaks.

2. Sponge Symbionts in Cosmeceutical Field

2.1.Bakterid

Mitmetel merebakteritest pärinevatel bioaktiivsetel ühenditel, nagu polüketiidid, alkaloidid, peptiidid, valgud, lipiidid, tsüklosporiin ja MAA-d, glükosiidid, isoprenoidid ja hübriidid, on üllatav toime, nagu fotokaitse, vananemisvastane, antimikroobne, antimikroobne toime. -oksüdeeriv ja niisutav toime[58,67]. Huvitavat võimet toota mõningaid UV-kiirgust neelavaid ühendeid, sealhulgas tsütonemiine (ainult tsüanobakterid), mükosporiine, karotenoide ja melaniini, selgitati võimalike evolutsiooniliste mehhanismide kaudu, mis on välja töötatud käsnade kaitsmiseks UV-kiirguse kahjulike mõjude eest [68, 69].

Nagu sissejuhatuses kirjeldatud, avaldasid karotenoidid, nagu karoteen ja lükopeen, valgust kaitsvat toimet, mis paljastas mitmeid rakendusi kosmeetikavaldkondades[70]. Dharmaraj ja kaasautorid[71] uurisid Kerala (India) läänerannikult kogutud käsnaga Callyspongia diffusa seotud Streptomycese tüve (AQBWWS1) karotenoidekstrakti. Selle keemiline profiil näitas lükopeeni olemasolu, mida soovitatakse kosmeetikatoodete valmistamise võimalikuks koostisosaks[71].

Uudne diapolükopeenidiohappe ksülosüülester A, mis on ekstraheeritud merekäsnast pärinevast bakterist Rubritalea squalenifaciens sp. nov, näitas tugevat antioksüdantset aktiivsust 'O2 supressioonimudelis poole maksimaalsest inhibeerivast kontsentratsioonist (IC50) 4,1 ug/ml 【72】.cistanche benefíciosAlkaloid Diasepinomicin eraldati ka tüvest Mi-cromonospora sp. RV115 on seotud Vahemerest kogutud käsnaga Aplysina aerophoba. See molekul suutis kaitsta inimese neeru (HK-2) ja inimese promüelotsüütilisi (HL-60) rakuliine H2O2 põhjustatud toksilisuse ja genoomsete kahjustuste eest[73]. Virgibacillus sp. käsnaga seotud C. diffusa (Mannari laht) näitas 1,1-difenüül-2-pikrüülhüdrasüüli (DPH) radikaale püüdvat aktiivsust ICso-ga 857,49 ug/ml. Lisaks tuvastati selge hüdroksüül- ja superoksiidi vabade radikaalide eemaldamise aktiivsus (vastavalt ICso =471,07 ug/mL ja 1353,28 ug/mL), mis on tõenäoliselt korrelatsioonis bioaktiivsete ühendite, nagu alkaloidid, terpenoidid, redutseerivad ühendid. keemiliste analüüsidega tuvastatud suhkrud ja antrakinoonid[74]. Sarnastes töödes on kaks Vibrio tüve (P1Ma8 ja P1Ma5) ja mitmed Bacillus sp. Käsnadest Phorbas tenacious ja Tedania anhelans isoleeritud, näitasid DPPH testiga hinnatuna suurenenud vabade radikaalide eemaldamise aktiivsust [75, 76]. Käsnast saadud Bacillus sp. (Lakshadweepi saarestik Indias) uuriti ka DPPH testi, lämmastikoksiidi (NO) ja vesinikperoksiidi (H2O2) eemaldamise aktiivsuse ja kogu redutseerimisvõimsuse abil. Toimeaine oli võimeline H2O2 eemaldama annusest sõltuval viisil. Lisaks oli NO ja DPPH inhibeerimise ICso vastavalt 41,70 ug/ml ja 15,025 ug/mL, vastavalt 【77】.

Mitmest India käsnast eraldatud saja bakteribiondi bioaktiivsuse skriinimine viis tüve GUVFCFM{{0}} isoleerimiseni, mis tuvastati kui Chromohalobacter israe-lensis. Täpsemalt, metanooliekstrakt näitas märkimisväärset protsenti DPPH-d (67,83 protsenti) ja superoksiidi (65,87 protsenti) eemaldavat toimet[78]. DPPH teste ja üldfenoolisisalduse (TPC) kvantifitseerimist kasutati ka Pseudomonas sp. ekstrakt, mis on seotud merekäsnaga Hyrtios aff. erektsioonid Punasest merest. Eelkõige näitas DPPH test 100-protsendilist inhibeerimist kõigi testitud koguste (50, 25, 12,5 ja 6,25 mg) juures[79]. Lisaks näitasid Vijayan jt[80], et bakterid on seotud tumeda pigmentatsiooniga käsnadega (Haliclona). pigmentifera, Sigmadocia pumila, Fasciospongia cavernosa, Spon-gia Officinalis ja C. diffusa), mis koguti India ookeanist Mannari lahest, tootsid mittetsütotoksilist melaniini, millel oli antioksüdant ja fotokaitse. Bakteritüvedest, mis demonstreerivad kõrget melaniini tootmist, kaitses Vibrio alginolyticus, mis on eraldatud Hali clona pigmentifera, Sigmadocia pumila ja S. officinalis'est, hiire fibroblastirakke (L929) UV-indutseeritud rakusisese reaktiivse hapniku stressi (IC50 =9.0 ug) eest. /mL) ja ei avaldanud tsütotoksilisust L929 rakkudele ja soolvees krevettidele [80]. Indoneesia vetest saadud käsnadest pärinevad tüved HAL-08, HAL-13 ja HAL-74(Haliclona sp.) ning PTR-21(Petrosia sp.) olid hinnati DPPH ja ABTS (2,2'-asinobis3-etüülbensotiasoliin-6-sulfonaat) meetoditega. Testitud isolaatide hulgas näitas kõrgeim antioksüdantne aktiivsus HAL-08 toorekstraktil, mille ICso väärtused olid vastavalt 17,10 ja 59,39 ug/mL DPPH ja ABTS radikaalide puhul. Lisaks näis PTR-21 olevat kõige võimsam vananemisvastane aine, mida on testitud Schizosaccharomyces pombe elujõulisuse osas [81]. Samuti hinnati bakterite PTR-08, PTR-40, PTR-41 ja PTR-47 antioksüdantset aktiivsust, mis on identifitseeritud kui Pseudomonas sp. PTR-08 ekstraktil olid kõrgeimad antioksüdantsed omadused – ICsn väärtused olid vastavalt 9,25 ja 235,53 ug/mL DPPH ja ABTS radikaalide puhul. Huvitaval kombel on Schizosaccharomyces pombe PTR{57}} moduleeritud pärmi pikaealisus, mis soodustab antioksüdantide kaitsemehhanisme, korreleerus rakusisese oksüdatiivse stressiga[82]. Samad autorid uurisid teise Indoneesia bakteri (Pseudoalteromonas flavipulchra, nimega STILL{60}}) ekstrakti, mis on seotud käsnaga Stylotella sp.Cistanche ekstrakti kiirgusvastane toimeSTILL-33, millel oli kõrge DPPH-d ja ABTS-i lagundav toime ICso väärtustega 7,80 ug/mL (DPPH) ja 31,50 ug/mL (ABTS)[83].

Mõned tööd koos antioksüdantsete võimetega hindasid spetsiifiliste nahainfektsioonidega tavaliselt seotud patogeenide kasvu inhibeerivat aktiivsust. Näiteks klooritud kinoloon Ageloline A, mis on eraldatud Streptomyces sp. SBT345, Vahemere käsna Agelas oroides bakteriaalset sümbionti, uuriti selle radikaalse koorimise ja antimikroobsete omaduste osas. Sellel ühendil oli inimese leukeemilise rakuliini (HL{6}}) antioksüdantne potentsiaal ning see suutis veelgi vähendada oksüdatiivset stressi ja 4-nitrokinoliin-1-oksiidi (NQO) põhjustatud genoomikahjustusi. Lisaks pärssis Ageloliin A Chlamydia trachomatise kasvu annusest sõltuval viisil ICsn väärtusega 2,14 ug/ml [84]. GSA10 abil täheldati ka antimikroobset toimet E. coli MTCC-1687, P. aeruginosa MTCC-1688, B.subtilis MICC-441 ja S.aureus MICC-737 vastu. käsnaga Halichondria glabrata (Mumbai läänerannik, India) seotud tüvi. Lisaks tuvastati antioksüdantsed omadused, kasutades DPPH eemaldamist ja Total Radical-trapping Anti-oxidant Parameter (TRAP) analüüsi. Täpsemalt, TRAP-testi kaudu toimis GSA10 peroksüülide püüdjatena ja inhibeerimise protsent oli võrdeline GSA10 kontsentratsioonidega [85]. Hiljutises töös avaldasid toormetanooliekstrakt ja Bacillus 2011SOCCUF3 tüve fraktsioonid, mis eraldati käsnast S. officinalis (Cortiou ja Riou, Prantsusmaa), antioksüdante ja antinikroobseid toimeid. Täpsemalt näitas DPPH analüüs annusest sõltuvat puhastavat aktiivsust, mille inhibeerimise protsent oli 38.9-49,1 protsenti (10-50 mg/mL) ja agar-süvendi difusioonimeetod näitas tugevat inhibeerivat toimet. C.albicansi vastu kontsentratsioonivahemikus 2.5-20mg/mL[86].

Scopalina hapalia (Mayotte'i kagurannik) bakteriaalsete sümbiontide toorekstraktide vananemisvastaseid ja nahka valgendavaid omadusi hinnati mitmel sihtmärgil, sealhulgas elastaas, türosinaas, katalaas, sirtuiin 1 (Sirt1), tsükliinsõltuv kinaas. 7 (CDK7), fyn kinaas ja proteasoom[66]. Täpsemalt, isolaat SH-82 (Micromonospora fluostatini) inhibeeris piisavalt elastaasi aktiivsust, samas kui SH-89 avaldas türosinaasi inhibeerimise kaudu märkimisväärseid melanogeenseid omadusi (58,33 protsenti). Sirtli aktiivsuse kõige tugevamad aktivaatorid olid SH-82 ja SH-100 (Bacillus licheniformis) ekstraktid. Veelgi enam, neljal Bacilluse tüvel ja kolmel Salinispora arenicola ekstraktil oli märgatav antioksüdantne ja CDK7 inhibeeriv toime. Üllatavaid tulemusi teatas S.cistanche herbaarenicola (SH{{0}}EA-SM) ja B.licheniformis (SH-04-EA-SM), inhibeerides Fyn aktiivsust kolmel testitud kontsentratsioonil (0.{{ 8}}33, 0,0033 ja 0,00033 ug/mL). Seevastu SH-45, SH-54, SH-78 ja SH{ toorekstraktid {13}} näitas kerget aktiivsust, mis tuvastati ainult kõrgeima kontsentratsiooni korral (0,033 ug/ml). Üldiselt on autorid pakkunud neid käsnast saadud baktereid sobivateks uute nahka valgendavate ja vananemisvastaste ainete allikateks [66].

Nagu eespool mainitud (vt sissejuhatust), olid mikroobsetel biopindaktiivsetel ainetel nahahoolduspreparaatide jaoks sobivad omadused[57]. Näiteks Dhasayan jt[87] hindasid mitmete India käsnast C. diffusa isoleeritud tüvede niisutavaid omadusi. Täpsemalt, MB-30 (Halomonas sp.) ja MB-D9 (Alcaligenes sp.) näitasid kõrgeimat emulgeerimisaktiivsust pärast 48-tunnist inkubeerimist, samas kui MB-7 (Bacillus subtilis) ja MB{{ 8}} (Bacillus amyloliquefaciens) isolaadid näitasid samu omadusi pärast 72-tunnist inkubeerimist, mis viitab sellele, et bioaktiivsed ühendid sekreteeritakse tõenäoliselt kasvu statsionaarses faasis [87]. Veelgi enam, hiljutises töös näitas Mycale ramulosa (California laht) käsnaga seotud bakteritüvi (Bacillus niabensis, My{11}}) selget aktiivsust kokkuvarisemise testis ja emulgeerimisomadusi, millel on kõrge stabiilsus 24 tundi. , võrreldes kontrollrühmaga (naatriumdodetsüülsulfaat, SDS). Lisaks näitasid My{13}} supernatid paljulubavat saastumisvastast toimet minimaalse inhibeeriva kontsentratsiooni (MIC) väärtustega 1-2 protsenti (maht/maht), Bacillus subtilis'e, Micrococus sp. ja Sagittula stellata vastu [88].

See artikkel on välja võetud ajakirjast Mar. Drugs 2021, 19, 444. https://doi.org/10.3390/md19080444 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs