Propioonhape, mida toodab Cutibacterium Acnes fermentatsioon, parandab melaniini sünteesi

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-post:audrey.hu@wecistanche.com

Hsin-Jou Kao1, Yan-HanWang2, Sunita Keshari3, John JacksonYang3, Shinta Simbolon1, Chun-Chuan Chen1 ja Chun-Ming Huang1*

Ultraviolettkiirgus kutsub esile melaniini kogunemise, mida saab vähendada keemiliste valgendustoodete kasutamisega. Selliste toodetega seotud ohutusprobleemid on aga ajendanud otsima looduslikke ja kahjutuid alternatiive. Selle uuringu eesmärk oli välja selgitada looduslik happeline koostis naha pigmentatsiooni vähendamiseks. Metaboliit propioonhape (CH3CH2COOH, PA) oli Cutibacterium acnes'i (C. acnes) Pluronic F68 (PF68) fermentatsiooni filtraadis enim leiduv rasvhape ja vähendas DOPA-positiivsete melanotsüütide hulka, pärssides oluliselt raku türosinaasi aktiivsust seondumise kaudu. vabade rasvhapete retseptor 2 (FFAR2). Lisaks ei muutnud 4 mM PA-ravi melanotsüütide proliferatsiooni, mis näitab, et see on tõhus lahendus hüperpigmentatsiooni jaoks, mis ei põhjusta rakukahjustusi. DOPA-positiivsete melanotsüütide ja türosinaasi aktiivsuse vähenemist täheldati ka hiirte kõrva nahakoes, kellele süstiti C. acnese ja PF68 segu, mis kinnitab, et melanogeneesi pärssimine on tõenäoliselt vahendatud C. acnesfermentatsiooni fermentatsioonimetaboliitide kaudu, kasutades PF68. süsinikuallikas. Lisaks ei mõjutanud PA oma algbakterite C. acnes kasvu, seega on see tugev fermentatsioonimetaboliit, mis ei häiri naha mikrobioomi tasakaalu.

Nahk toimib liidesena inimkeha ja väliskeskkonna vahel, kaitstes patogeenide, füüsiliste ja ultraviolettkahjustuste eest1. Kui inimese nahk puutub liigselt kokku ultraviolettkiirgusega (UVR), mõjutab see paljude rakutüüpide talitlust ja ellujäämist, kutsudes esile nahapõletiku, mis võib viia vähini2,3. UV-indutseeritud DNA kahjustus aktiveerib raku parandamise signaale melaniini tootmiseks melanotsüütides, mille tulemuseks on naha pigmentatsioon4,5. Terve inimese nahapinda koloniseerib mitmekesine mikroorganismide miljöö, millest paljud on kommensaalide või oportunistlike patogeenidena kahjutud6,7. Probiootikumid on tavalised näited bakterioteraapiast, millel on potentsiaal fotokaitseks, aeglustades naha vananemise märke ja leevendades UV-kiirgusest põhjustatud nahapõletiku mõju3,8,9. Näiteks takistavad probiootilised piimhappebakterid märkimisväärselt UV-kiirgusest põhjustatud põletikulisi, allergilisi reaktsioone ja immunosupressiooni nahas10. Veelgi enam, naha mikrobioomis domineeriva bakteri Cutibacterium acnes (C. acnes) võime toota vastusena UV-kiirgusele porfüriini, muudab selle oluliseks biomarkeriks tänu oma rollile tasakaalustamatuse kaitsmisel ja ennetamisel2,11,12, seega on see praktilist huvi pakkuv13. Uuringud näitasid, et fermenti filtraat (GFF) vähendas melaniini taset inimese melanoomirakkudes, vähendades seeläbi naha pigmentatsiooni14. Vabadel rasvhapetel (FFA) on märkimisväärne regulatiivne toime melanogeneesile ja pärsitud türosinaasi aktiivsus kultiveeritud B16F10 hiire melanoomirakkudes15. Enamik hüperpigmentatsiooni ravivõimalusi blokeerib türosiini muundumise melaniiniks, toimides türosinaasi inhibiitorina, mis on melaniini biosünteesi jaoks vajalik põhiline reguleeriv ensüüm16. Hiljuti on nahka valgendavate ainete, nagu fenool- ja elavhõbedaühendite, laialdane kasutamine kosmeetikatoodetes tekitanud tõsiseid ohutusprobleeme17. Veelgi enam, FFAR2 (tuntud ka kui GPR43) esineb erinevates kudedes, nagu luuüdis, põrnas ja normaalses nahas18 ning on paljulubav ravimi sihtmärk rasvumise, koliidi ja mõne põletikulise reaktsiooni korral19. FFAR2 on lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA) retseptor, mille ahela pikkus on alla kuue süsiniku, nagu atsetaat, butüraat ja propionaat, mis on FFAR220,21 kõige tugevam agonist. Varem näitasime, et FFAR2 in vivo hävitamine hiire nahas blokeeris UV-ärrituse võihappe vahendamise3.

C. acnes is abundant on the human skin surface accounting for>60 protsenti bakteritest2. Veelgi enam, propioonhape (PA), C. acnes'i fermentatsioonimetaboliit, ja selle esterdatud derivaadid toimivad potentsiaalse antimikroobse ainena Staphylococcus aureu vastu11,22 ja polü(etüleenoksiid)katted on paljulubav meetod infektsioonide vältimiseks23. Naha kommensaalsed probiootilised bakterid võivad pärssida USA300 kasvu polü(etüleenglükool) dime-metakrülaadi kääritamise kaudu selektiivse kääritamise initsiaatorina24. PF68, PEG-põhine polümeer, on antimikroobsete ainete stabiilne geelikandja, mis suurendab ravimi pinnalahustuvust, ja seda kasutatakse tavaliselt nakatunud haavade ravis ilma märgatavate kõrvalmõjudeta25. Selles uuringus tegime kindlaks, et PF68 kui polümeerist saadud ühend on potentsiaalselt ohutu ja tõhus aine ning PF68 kääritamisel naha kommensaalses C. acnes'is tekkivate metaboliitide kasutamine võib pärssida UV-indutseeritud naha hüperpigmentatsiooni või melanogeneesi.

cistanche tubolosa eelised: pärsib naha melanogeneesi.

meetodid

Eetikaavaldus.

See uuring viidi läbi rangelt Taiwani riikliku keskülikooli (NCU) (NCU{0}}) kinnitatud institutsionaalse loomade hooldamise ja kasutamise komitee (IACUC) protokolli järgi ja järgides Arrive'i juhiseid (https://arriveguidelines). .org/). Instituudi vähiuuringute (ICR) hiired (8–9 nädala vanused emased; National Laboratory Animal Center, Taipei, Taiwan) surmati CO2-ga suletud kastis. Kõik meetodid viidi läbi vastavalt asjakohastele juhistele ja eeskirjadele

Bakterikultuur.

C. acnes (ATCC 6919) kultiveeriti tugevdatud Clostridium Mediumis (RCM, Oxford, Hampshire, Inglismaa) anaeroobsetes tingimustes, kasutades Gas-Paki (BD, Sparks, MD, USA). Baktereid kultiveeriti 37 kraadi juures kuni logaritmilise kasvufaasini. Bakteripelletid koguti tsentrifuugimisega kiirusel 5, 000 × g 10 minutit, pesti fosfaatpuhverdatud soolalahuses (PBS) ja seejärel suspendeeriti edasisteks katseteks PBS-is või RCM-is.

Bakterite kääritamine.

C. acnes (105 kolooniat moodustavat ühikut (CFU)/ml) inkubeeriti 10 ml TSB-s 2% PF68 juuresolekul või puudumisel (BASF, NY, USA) anaeroobsetes tingimustes, kasutades Gas-Paki 37 kraadi juures. Kontrolliks lisati ainult PF68 TSB-s. 0,002 protsenti (mass/maht) fenoolpunast (Sigma) TSB-s toimis käärimisindikaatorina. Värvuse muutus punakasoranžist kollaseks näitas bakteriaalse fermentatsiooni esinemist, mis tuvastati optilise tiheduse järgi 560 nm juures (OD560).

Gaasikromatograafia-massispektromeetria (GC-MS) analüüs.

C. acnes (105 CFU/ml) inkubeeriti TSB-s (10 ml) 2% PF68 juuresolekul. Pärast 1-päeva tsentrifuugiti fermenteeritud söödet 5000 g juures 10 minutit ja supernatanti kasutati SCFA-de tuvastamiseks, kasutades eelnevalt avaldatud protokolli26. Äädikhappe (AA), PA, võihappe (BA) ja isovõihappe (I-BA) tasemed fermentatsioonisöötmes kvantifitseeriti kaliibrimiskõveraga, mis tehti kuuest nullist erinevast tasemest, kasutades FFA testistandardit. Restek Corporation, Bellefonte, PA, USA), mis on lahjendatud 500-, 1,000-, 2,000-, 5,000- ja 10,000- voltida.

B16F10 melanoomi rakukultuur.

B16F10 melanoomi rakuliini pakkusid lahkelt dr Richard Gallo California San Diego ülikoolist, USA ja dr Cheng Ching-Yi Chang Gungi teadus- ja tehnoloogiaülikoolist Taiwanist. Rakke kultiveeriti Dulbecco Modified Eagle'i söötmes (DMEM, Life Technologies, Carlsbad, CA, USA), millele oli lisatud 10 protsenti veise loote seerumit (FBS, Life Technologies) ja 1 protsenti penitsilliini-streptomütsiini (Life Technologies) 37 kraadi ja 5 protsenti. CO2. Rakke kasvatati kuni 70–80-protsendilise liitumiseni ja seejärel subkultuuriti trüpsiin-etüleendiamiintetraäädikhappega (EDTA, Life Technologies).

Pöördtranskriptsiooni-kvantitatiivne polümeraasi ahelreaktsioon (RT-qPCR).

RT-qPCR-i kasutati türosinaasi geeni ekspressiooni uurimiseks B16F10 melanoomirakkudes, mida töödeldi 4 mM PA-ga 48 tundi. Kogu raku RNA ekstraheeriti Quick-RNA MiniPrep komplekti (Zymo Research, CA, USA) abil, millele järgnes pöördtranskriptsioon cDNA-ks, kasutades iScript cDNA sünteesikomplekti (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) ja amplifitseeriti RT-qPCR abil ABI 7300 süsteem (Applied Biosystems, Waltham, MA, USA). Geeniekspressiooni kvantifitseerimise määramiseks kasutati võrdlevat tsükli künnist (ΔΔCT). Türosiinkinaasi geeni normaliseerimiseks kasutati glütseraldehüüdi 3-fosfaatdehüdrogenaasi (GAPDH) geenitaset. Türosinaasi ja GAPDH praimer on 5′-TGACAAAGCCAAAACCCCCA-3′ (edasi); 5′-TTGTTCAAAAATACTTCCAGTGTGT-3′ (tagurpidi) ja 5′-TGTGTCCGTCGRGGATCTGA-3′ (edasi); 5′-GATGCCTGCTTCACCACCTT3′ (tagurpidi).

Raku türosinaasi aktiivsus pärast FFAR2 geeni katkestamist.

B16F10 melanoomirakud külvati 24-süvendiga plaatidele tihedusega 5 × 104 rakku süvendi kohta. Lisaks töödeldi rakke FFAR2 selektiivse antagonisti GLPG0974 (0,1 uM, GLPG) ja PA-ga (4 mM) ning inkubeeriti 37 kraadi juures 5% CO2 atmosfääris 24 tundi. Rakud trüpsiiniti ja lüüsiti RIPA puhvriga (Thermo Fisher Scientific, NJ, USA). Lüüsitud rakud külmutati -80 kraadi juures ja sulatati kaks korda, millele järgnes tsentrifuugimine kiirusel 12,000 p/min 10 minutit. Supernatant segati 1 ug/ml Levodopaga (L-DOPA, Sigma) vahekorras 2:1 96-süvendiga plaadil, inkubeeriti toatemperatuuril (RT) 1 tund ja OD lainepikkusel 475 nm. tuvastati 27.

milleks cistanche'i kasutatakse: vähendab türosinaasi aktiivsust

BrdU märgistus.

B16F10 melanoomirakke kasvatati 8-kaevukambri slaididel (Thermo Fisher Scientific) DMEM-is 10% FBS-i, penitsilliini ja streptomütsiini sisaldusega kuni 70% konfluentsuse saavutamiseni. Kultuurisöötmele lisati bromodeoksüuridiin (10 µM, BrdU, ACROS, New Jersey, USA) koos 4 mM PA-ga. Kontrollina lisati söötmes PBS-ga lisatud BrdU. 24 tunni pärast fikseeriti rakud 4-protsendilise perfluoro-Roxy-ga (PFA, Sigma) ja seejärel permeabiliseeriti 0,2-protsendilise Triton X-100-ga (Sigma) 10 minutit. Järgmisena töödeldi rakke 2 N HCl-ga 37 kraadi juures 25 minutit, neutraliseeriti HCl-ga 0,1 M boraatpuhvriga (pH 8,5) 10 minutit ja blokeeriti blokeeriva puhvriga enne BrdU-vastase antikeha inkubeerimist (Abcam, MA, USA). üleöö ja eesli anti-kitse Alexa Fluor 568 IgG (H plus L) (Life technology) teise antikehana 1 tund 4 kraadi juures. Tuumad värviti 4,6-diamidino2-fenüülindooliga (DAPI, Sigma). Pildid saadi Olympus BX63 mikroskoobiga ühendatud tarkvara cellSens abil.

Hiiremudelid loodi UV-valgusega kokkupuutel.

Hiiremudelid on aidanud kaasa UVR28 paljude rollide mõistmise edendamisele. UVR suurendab DOPA-positiivsete melanotsüütide arvu nahas, eriti kokkupuutekohas29. Protokolli C. acnese süstimise kohta hiirte kõrvadesse on kirjeldatud meie eelmises uuringus3 (selles viites ei räägita C. acnese süstimisest). ICR-hiirte kõrvadesse süstiti intradermaalselt C. acnes (107 CFU) koos 2% PF68-ga ja ilma, millele järgnes ultraviolettkiirguse B (UVB) kokkupuude lainepikkusega 312 nm annuses 200 mg/cm2, kasutades UV-lampi (mudel EB{). {10}}C, Spectronics Corp., Westbury, NY, USA) 2 minutit iga päev 3 päeva jooksul. Kontrollina kasutati PBS-i või PF68-ga süstitud hiirekõrvu, millele järgnes UVB-kiirgus. Teises katsehiirte rühmas kanti kõrvadele 4 mM PA, millele järgnes UV-kiirgus, kontrolliks PBS.

FFAR2 siRNA-vahendatud geeni vaigistamine.

FFAR2 geeni vaigistamiseks kasutasime keemiliselt modifitseeritud siRNA-d, mis on suunatud FFAR2 retseptorile (FFAR2 siRNA), siRNA negatiivset kontrolli (NC siRNA) ja kontrolli ilma süstimiseta (C), mis saadi firmalt GenePharma Co. (Shanghai, Hiina). Nende oligonukleotiidjärjestused on siFFAR2: senss-ahel, 5′-CCGGUGCAGUACAAGUUAUTT-3′; antisenss ahel, 5′-AUAACUUGUACUGCACCGGTT-3′. kontroll: sensuaalne ahel, 5′-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT-3′; antisenss ahel, 5′-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3′. Neid keemiliselt modifitseeritud siRNA-sid manustati iga päev 3 päeva jooksul nahasisese süstiga hiirte kõrvadesse, kasutades mikronõela (2 mg / kg hiirte kaalu kohta). Alates teisest päevast kasutage 2% PA ja UV-kiirgusega 3 päeva. Eeltöötlus siRNA süstimiseks hiirele, nagu on kirjeldatud viites 30. Kümme, hiirte kõrvad lõigati välja ja värviti neljandal päeval.

Western blotting.

Hiirte kõrvadesse süstiti keemiliselt modifitseeritud FFAR2 ja kontroll-siRNA-sid, millele järgnes 2-protsendiline PA ja UVB kokkupuude 3 päeva jooksul. Kolmandal päeval lõigati hiirte kõrvad, homogeniseeriti ja seejärel lüüsiti RIPA puhvriga (Thermo Fisher Scientific). Rakulüsaadid (30 µg) allutati 10% SDS-PAGE geelile, mis seejärel kanti üle polü(vinülideenfluoriid) (PVDF) membraanile (Sigma) ja blokeeriti 5% (mass/maht) rasvavaba piimaga enne inkubeerimist üleöö. primaarsed antikehad FFAR2 Rabbit PolyAb (Proteintech, Rosemont, IL, USA) 4 kraadi või -aktiini (1:1, 000; Cusabio Technology, Houston, TX, USA) juures. Sellele järgnes töötlemine mädarõika peroksidaasiga konjugeeritud kitse küülikuvastase sekundaarse antikehaga (1:5000) (Thermo Fisher Scientific) 1 tund. Valguribad tuvastati kemoluminestsentstuvastusreagendiga (Thermo Fisher Scientific) ja Omega Lum C Imaging Systemiga (Gel Co., San Francisco, CA, USA). Valguribad viidi läbi ImageJ tarkvara abil.

Melanotsüütide loendamine.

Hiire kõhred eemaldati käsitsi ja nahakudesid leotati ammooniumtiotsüanaadi (Sigma) lahuses temperatuuril 37 kraadi 2 0 minutit. Epidermise ja basaalkihid kooriti ülejäänud nahakoest ning melanotsüüdid värviti, sukeldades toatemperatuuril 3 tunniks 0,1 M PBS-i (pH 7,2), mis sisaldas 0,14 protsenti L-DOPA-d ja melanotsüütide arvu. nahakudedes määrati mikroskoopiliselt vastavalt eelnevalt avaldatud protokollile29.

Statistilised analüüsid.

Andmete analüüs viidi läbi sidumata t-testiga, kasutades Prism tarkvara. Statistilise olulisuse tasemed märgiti järgmiselt: *P<0.05,><0.01,><0.001, and="" ns="non-significant." the="" mean±standard="" deviation="" (sd)="" for="" at="" least="" three="" independent="" experiments="" except="" for="" two="" independent="" western="" blotting="" analyses="" for="" fig.="" 4c="" was="" displayed.="" animal="" experiments="" were="" performed="" with="" at="" least="" three="" animals="" per="" treatment="">

cistanche tubolosa

Tulemused

C. acnes kutsub esile PF68 fermentatsiooni.

Varasemad uuringud on näidanud naha probiootikumide kääritamist SCFA tootmise indutseerimiseks ühendite kui süsinikuallika juuresolekul26. Uurimaks, kas C. acnes võib kääritada PF68, inkubeeriti C. acnes't PF68-ga TSB söötmes 1 päev koos fenoolpunase indikaatoriga, et jälgida bakterite fermentatsiooni. Ainult bakteritega inkubeeritud TSB söötmes muutus fenoolpunane bakterite replikatsiooni tõttu punasest oranžiks, samas kui baktereid ja PF68 sisaldavas TSB söötmes muutus fenoolpunane värvus kahvatukollaseks koos pH langusega, mis näitab PF68 kasutamist. süsinikuallikas kääritamiseks (joonis 1A). Lisaks näitas fenoolpunase OD560 pH-väärtuse olulist langust baktereid ja PF68 sisaldavas TSB söötmes (joonis 1B) võrreldes ainult bakterite või PF68-ga. PF68-ga kultiveeritud C. acnes'i fermentis sisalduvad SCFA-d tuvastati GC-MS analüüsiga (joonis 1C) ja need leiti olevat AA, PA, BA ja I-BA hape, kusjuures PA11 kontsentratsioon oli kõrgeim (joonis 1D). ).

Joonis 1. Polümeeriga bakteriaalse fermentatsiooniga kaasnes intratsellulaarse pH langus.

PA in vitro toime melaniini tootmisele PA-FFAR2 kaudu.

Fatty acids modulate the degradation of tyrosinase, a crucial enzyme involved in melanin biosynthesis in melanocytes and melanoma cells31. Therefore, to detect the in vitro effect of PA on melanin synthesis, B16F10 melanoma cells were treated with 4 mM PA for 48 h, with the decreased expression of the tyrosinase in PA treated melanoma cells compared to the control (Fig. 2A). The immunostaining of PA-treated melanoma cells after BrdU labeling showed that PA did not alter the proliferation of melanoma cells (Fig. 2B). Furthermore, the effect of PA and AA, two highly expressed SCFAs in the fermentation filtrate (Fig. 1D)32, on melanin production was assessed in melanoma cells, with PA causing a>melaniini tootmise kahekordne vähenemine võrreldes AA-ga (joonis 2C). SCFA-d, nagu PA ja AA, reguleerivad oma funktsioone interaktsiooni kaudu FFAR2 ja FFAR3-ga, kusjuures PA on mõlema retseptori jaoks üks tugevamaid SCFA-sid33. Arvestades PA regulatsiooni selle interaktsiooni kaudu FFAR2-ga, võib selle retseptori signaaliülekande blokeerimine selektiivse inhibiitori abil olla kasulik lähenemisviis PA rolli hindamiseks melanogeneesi reguleerimisel. Raku türosinaasi aktiivsus ei muutunud, blokeerides FFAR2, kasutades FFAR2 selektiivset antagonisti GLPG enne ravi PA-ga, ja vähenes ilma GLPG-ta erinevalt kontrollrühmast (joonis 2D). Need tulemused näitasid PA-FFAR2 tõhusat rolli melaniinisisalduse nõrgenemisel, inhibeerides türosinaasi kinaasi aktiivsust muutumatu rakuproliferatsiooniga melanoomirakkudes.

Joonis 2. Türosinaasi geeniekspressiooni ja rakkude proliferatsiooni mõju melanoomirakkudes pärast PA-ravi.

C. acnese ja PF68 segu inhibeeris hiire kõrvades UVB-indutseeritud funktsioneerivaid melanotsüüte.

On näidatud, et fermentatsiooniekstraktide või rasvhapete paikne kasutamine vähendab UV-indutseeritud naha hüperpigmentatsiooni, reguleerides türosinaasi lagunemist34,35. Varasemad uuringud näitasid, et melanogenees pärast UV-kiirgust on tingitud toimivate melanotsüütide aktiveerimisest epidermises või pärisnahas36. Olles kindlaks teinud, et PA kui peamine SCFA PF68 kääritamisel C. acnes võib tõhusalt vähendada melaniini tootmist in vitro, uurisime seejärel C. acnes pluss PF68 mõju sellele in vivo. ICR-hiirte kõrvu eksponeeriti UVB-kiirgusega ülepäeviti 3 päeva jooksul samaaegselt C. acnese ja PF68 süstimisega. Kontrollidena kasutati ainult PBS-i või C. acnese või PF68 süstimist. Epidermise ja basaalkihid kooriti hiire kõrva nahakoest ja melanotsüüdid värviti L-DOPA-ga. Melanotsüütide arv suurenes oluliselt pärast UVB-kiirgust, kuid pärast C. acnes'i või ainult PF68 süstimist see ei muutunud. Siiski tuvastati UVB kokkupuute rühmades pärast töötlemist C. acnese ja PF68 seguga DOPA-positiivsete melanotsüütide arvu märkimisväärne vähenemine (joonis 3A).

Joonis 3. Melanotsüütide indutseerimine UVB poolt ja inhibeerimine erinevate töötlustega.

UVB-indutseeritud funktsioneeriva melanotsüütide parandamine hiire kõrvas PA, C. acnese fermentatsiooni metaboliidi abil.

Hinnati PA otsese kasutamise mõju UV-indutseeritud melanogeneesile. UV-indutseeritud hüperpigmentatsioon ja türosinaasi ekspressioon hiire kõrva nahas kontrollrühmas vähenesid oluliselt pärast PA paikset manustamist 3 päeva jooksul (joonis 3B). Tus, PA, C. acnes'e PF68 fermentatsiooni metaboliit, inhibeerib toimivate melanotsüütide tootmist melaniini sünteesiga UVB-indutseeritud poolt. Türosinaasi ekspressioon vähenes märgatavalt PA-ga töödeldud rakkudes võrreldes kontrolliga (joonis 3C).

PA inhibeerib UVB-indutseeritud funktsioneerivaid melanotsüüte FFAR2 kaudu in vivo.

Et teha kindlaks, kas eksogeense melanogeneesi vähenemine toimus PA interaktsiooni kaudu selle sugulasretseptoriga, löödi FFAR2 hiirekõrva naha melanotsüütides maha, millele järgnes UVB-kiirgus ja PA-ravi. UVB-indutseeritud melanotsüütide proliferatsiooni suurenemine ja türosinaasi aktiivsus vähenes oluliselt hiire kõrva epidermises, millele süstiti pärast PA manustamist NC siRNA-d (joonis 4A, B). Kuid melanotsüütide arv ja türosinaasi aktiivsus jäävad muutumatuks isegi pärast PA-i kasutamist UVB-kiirgusega kiiritatud hiire kõrva epidermises, mis on FFAR2-ga maha löödud. Me kinnitasime FFAR2 geeni knockdowni, mõõtes Western blot analüüsiga FFAR2 valgu ekspressioonitaset (joonis 4C). Tus, PA häirib melanogeneesi, pärssides türosinaasi aktiivsust, milles PA-FFAR2 mängib potentsiaalset rolli melaniini tootmisel.

cistanche tubolosa ekstrakt

Arutelu

Melaniin, naha UV-kiirguse vastase kaitse kriitiline tegur, sünteesitakse melanotsüütide melanosoomides, kandub dendriitiliste otste kaudu naaberkeratinotsüütidesse ja jaotub lõpuks kogu naha epidermises37. Nahateraapias kasutatakse üha enam bakterite fermentatsiooni metaboliite, kuna need avaldavad soodsat mõju UV-kiirgusest põhjustatud nahapõletikele ja nakkushaigustele3. Selles uuringus näitasime, et PA, C. acnes'e PF68 fermentatsiooni peamine metaboliit, vähendas UVB-indutseeritud funktsioneerivate melanotsüütide taset, inhibeerides türosinaasi aktiivsust in vitro ja in vivo FFAR2 kaudu.

Varasemad uuringud näitasid melanogeneesi pärssimist türosinaasi inhibeerimise kaudu probiootiliste LA ja Lactobacillus bakterite fermentatsiooni metaboliitide poolt 24, 38, 39. Samuti lagunes kõrge molekulmassiga PEG-põhine polümeer (~20, 000) täielikult fermentatsiooni käigus atsetaati ja propionaati tootvate gramnegatiivsete bakterite poolt40. Selles uuringus oli PA (~4 mM) C. acnes'e PF68 fermentatsioonist saadud filtraadis kõige rohkem SCFA-d ja vähendas melaniinisisaldust melanotsüütides tõhusamalt kui AA. Lisaks inhibeeris töötlemine 4 mM PA-ga märkimisväärselt raku türosinaasi aktiivsust melanotsüütides, mis tõestas, et melanogeneesi pärssimine PA poolt toimus türosinaasi geeniekspressiooni vähenemise kaudu. Inimestel on sama palju melanotsüüte, mis ei mõjuta mitte naha pigmentatsiooni, vaid funktsioneerivate melanotsüütide aktiveerumist UV-kiirgusega36,41. Siin ei muutnud 4 mM PA-ravi melanotsüütide proliferatsiooni, mis näitab, et see on tõhus ravivõimalus, mis ei põhjusta rakukahjustusi. Vähenenud melanotsüütide arvu ja türosinaasi aktiivsust täheldati ka hiirte kõrva nahakoes, kellele süstiti C. acnes'e ja PF68 segu, mis näitab, et melanogeneesi pärssimine on tõenäoliselt vahendatud C. acnes'i kääritamisel PF68 kui süsiniku kasutamisel tekkivate fermentatsioonimetaboliitide kaudu. allikas. Lisaks kinnitas meie uuring, et PA on suurepärane antimikroobne aine, mille algbakterite C. acnes kasv ei muutunud, näidates PA tugeva metaboliidina, mis ei häiri naha mikrobioomi tasakaalu11.

Melaniini tootmist käivitavad ja reguleerivad mitmed signalisatsioonisüsteemid, kusjuures türosinaas katalüüsib türosiini muundumist DOPA-ks ja dopakinooniks, mis viib melanotsüütiliste pigmentide moodustumiseni42,43. Enamikul juhtudel toimivad nahka helendavad reaktiivid melaniini tootmise erinevatel tasemetel FFAR2 kaudu, et mõjutada türosinaasi aktiivsust või sihivad türosinaasi otse, et pärssida melanogeneesi nahas44–46. SCFA-d, nagu PA ja AA, avaldavad oma toimet, seondudes nende selektiivsete sugulasretseptoritega nagu FFAR2 või FFAR3, kusjuures PA on mõlema retseptori jaoks üks tugevamaid SCFA-sid47. GLPG, selektiivne FFAR2 antagonist ja siRNA-vahendatud FFAR2 geeni vaigistamine, et toetada FFAR23,48 blokeerimist. Käesolevas uuringus ei muutunud melanotsüütide suurenenud arv ja türosinaasi geeniekspressioon hiirte kõrvade nahakoes vastuseks UVB-kiirgusele isegi pärast PA rakendamist hiirtel FFAR2 knockdownile (joonis 4A). Lisaks vähenes türosinaasi geeni ekspressioon pärast PA-ravi in ​​vitro, kuid FFAR2 geeni blokeerimine GLPG-ga, selektiivse FFAR2 antagonistiga, parandas PA mõju türosinaasi geeniekspressiooni nõrgendamiseks. Pärast FFAR2 blokeerimist suurendab FFAR2 kadu türosinaasi aktiivsust pärast PA-ravi. Kuigi nii PA-l kui ka AA-l, C. acnes'i fermentatsioonimetaboliitidel, on sarnane afiinsus FFAR2 sidumise suhtes20, kinnitab AA suhteliselt madalam efektiivsus melanotsüütide türosinaasi aktiivsuse nõrgestamisel PA terapeutilist potentsiaali postbiootikumina melanogeneesi vastu.

UV-kiirguse fotokahjulikud mõjud nahale on äratanud laialdast tähelepanu. Päikesekaitse- ja hüperpigmentatsioonivastaseid tooteid kasutatakse laialdaselt, kuid nende ohutus, nahale tungimine ja terapeutiline tõhusus on endiselt küsimärgi all49. Kuigi avobensoon on päikesekaitsekreemide tavaline komponent tänu oma kõrgele UV-kiirguse efektiivsusele, on see fotoebastabiilne ja seetõttu pole see ohutu ning seda on tuvastatud veres pärast kroonilist kasutamist50,51. Tõhusa naha valgendamise väljatöötamine, blokeerides türosinaasi ekspressiooni probiootiliste bakterite või polümeeride fermentatsiooni metaboliitide poolt süsinikuallikana, on tõhus ja loomulik viis melanogeneesi pärssimiseks38, 39. Kuna elusate probiootikumide kasutamine kosmeetikatoodetes on rangelt reguleeritud, on nende kasulike mõjude edendamine elusate probiootiliste bakterite fermentatsioonimetaboliitide kaudu muutunud teostatavaks rakenduseks. Lisaks võib PF68 prebiootikumina suurendada SCFAde tootmist C. acnes'i fermentatsioonist ning seda on kasutatud bioloogilise stabiilsuse suurendamiseks ja erinevate terapeutiliste ainete, näiteks 6-merkaptopuriiniga laetud mikrosfääride koostoimes inimkehaga52. Lisaks saab PF68 inkorporeerida rakumembraanidesse ja rakkudesse ümber paigutada ning seda on kasutatud antimikroobsete ainete stabiilse geelikandjana, suurendades ravimi pinnalahustuvust nahahoolduses12, 23. Seetõttu on PF68 peetud ohutuks ja tõhusaks võimaluseks ravimite ja kosmeetikatoodete arendamiseks. Lisaks PF68 funktsioonile fermentatsiooni initsiaatorina C. acnes'e fermentatsiooni aktiivsuse suurendamisel on sellel ka potentsiaal olla abiaine, mis vähendab ravimite reaktiivide efektiivseid annuseid ja parandab vees halvasti lahustuvate ravimite lahustuvust.

Üldiselt näitavad need tulemused, et PA-FFAR2 interaktsioon võib olla keskne mehhanism probiootikumide või postbiootikumide mõjus UVR-i põhjustatud hüperpigmentatsioonile. PA-ravi ei mõjutanud melanotsüütide proliferatsiooni. Keemilise raviga võrreldes on probiootikumide metaboliidid leebemad ja looduslikud53. Kuigi täpne mehhanism, mille abil C. acnes'e PF68 fermentatsiooni metaboliidid inhibeerivad melanogeneesi, on ebaselge, viitavad käesoleva uuringu tõendid SCFAs-FFAR2-türosinaasi raja kaasamisele. Need tulemused on kasulikud pigmentatsioonihäirete edaspidises kliinilises ravis ja kosmeetikatoodete väljatöötamisel, mis suurendavad valgendavate toodete kasutusala. Lõpuks pakub probiootikumide mitmekesisus hüperpigmentatsiooni jaoks personaalset ravi ja suurema jõudlusega spetsiaalsete toodete väljatöötamist.

Tistanche ekstrakti eelised: naha valgendamine