Swertiajaponiin pärsib naha pigmentatsiooni kahe mehhanismi abil, et supresseerida türosinaasi 1. osa

ABSTRAKTNE

Paljud nahka valgendavad ühendid on suunatud türosinaasile, kuna see katalüüsib melaniini sünteesi kahte kiirust piiravat etappi. Kuigi naha valgendamiseks on praegu saadaval palju türosinaasi inhibiitoreid, on teatatud ka soovimatutest kõrvaltoimetest. Seega on tehtud palju jõupingutusi ohutumate türosinaasi inhibiitorite väljatöötamiseks looduslikest toodetest. Kooskõlas sellega testisime 50 flavonoidi, looduslikult esinevate antioksüdantide ja metalli kelaatijate rühma ning sõelusime swertiajaponiini kui tugevaimat türosinaasi inhibiitorit rakuvabades katsetes. Swertiajaponiin ei näidanud tsütotoksilisust B16F10, HaCat ja Hs27 rakkudes ning avaldas tugevat antioksüdatiivset toimet katsetes, milles kasutati rakuvaba süsteemi ja B16F10 rakke. Inimese nahamudelis pärssis see märgatavalt MSH- või UVB-indutseeritud melaniini akumulatsiooni B16F10 rakkudes ja pärssis naha pigmentatsiooni. Alusmehhanismidena näitasid in silico ja Lineweaver-Burki graafiku analüüsid, et swertiajaponiin võib otseselt seostuda türosinaasi aktiivsusega ja inhibeerida seda, moodustades mitmeid vesiniksidemeid ja hüdrofoobseid interaktsioone türosinaasi sidumistaskuga. Lisaks näitasid Western blot analüüsi tulemused, et swertiajaponiin inhibeeris oksüdatiivse stressi vahendatud MAPK / MITF signaaliülekannet, mis viis türosinaasi valgu taseme languseni. Üheskoos pärsib swertiajaponiin melaniini akumulatsiooni, inhibeerides nii türosinaasi aktiivsust kui ka valgu ekspressioonitaset. Seega oleks tegemist uudse lisandiga valgendavale kosmeetikale.

Märksõnad

swertiajaponiin; melanogenees; pigmentatsioon; inimese nahk; türosinaas

SISSEJUHATUS

Nahk on peamine koht, kus melaniini pigmendid kogunevad. Melaniini süntees ja akumuleerumine toimub kaitsemehhanismina ultraviolettkiirguse (UV) kiirguse eest. Seega on musta nahaga inimestel väiksem risk nahavähi tekkeks kui kahvatu nahaga inimestel, kuna nad on kaitstud UV-kiirguse mutageensete mõjude eest [1]. Kontrollimatu melanogenees on aga tihedalt seotud pigmentatsioonihäiretega, sealhulgas melisma, tedretähnide ja seniilsete lentigiinidega [2]. Lisaks põhjustavad nahavärvi ebanormaalsed muutused ebasoodsaid kosmeetilisi probleeme ja lõpuks halvendavad elukvaliteeti. Seega on ebanormaalse melanogeneesi ennetamine pälvinud märkimisväärset tähelepanu nahka valgendava kosmeetika väljatöötamisel [3–5].

Melanotsüüdid on peamine rakutüüp, mis sünteesib melaniini naha epidermises. Pärast sünteesi viivad melanotsüüdid läbi dendriitide melaniini keratinotsüütidesse, mis viib naha pigmentatsioonini. Melaniini saab sünteesida L-türosiinist hüdroksüülimise ja oksüdatsiooni protsesside kaudu, milles multifunktsionaalne vaske sisaldav türosinaas mängib melaniini sünteesis keskset rolli. Türosinaas katalüüsib melaniini sünteesi kahte kiirust piiravat etappi; L-türosiini mükofenolaathüdroksüülimine 3,4-dihüdroksü-L-fenüülalaniiniks (L-DOPA) ja L-DOPA oksüdeerimine DOPA kiniiniks [6, 7]. Sellest tulenevalt on türosinaasi inhibeerimine hea strateegia naha heledamaks muutmiseks, kuid tsütotoksilisus ja stabiilsuse puudumine on piiranud erinevate türosinaasi inhibiitorite kasutamist meditsiinitoodete ja kosmeetika valdkonnas. Seega on tehtud lakkamatuid jõupingutusi, et leida looduslikest allikatest turvalisemaid, tugevama stabiilsuse ja selektiivsusega türosinaasi inhibiitoreid.

Nahale parema ja ohutuma valgendava toime leidmiseks testisime 50 looduslikult saadaolevat flavonoidi türosinaasi inhibeeriva toime osas ja sõelusime swertiajaponiini kui tugevaimat türosinaasi inhibiitorit. Lisaks uurisime selle mõju naha pigmentatsioonile, kasutades raku- ja inimese nahamudeleid erinevate bioloogiliste testidega ja in silico analüüsiga.

Cistanche on tavaline ravimtaim, mida tuntakse kui "imerohi, mis pikendab eluiga". Selle põhikomponent on tsistanosiid, millel on erinevad toimed, nagu antioksüdant, põletikuvastane ja immuunfunktsiooni edendav toime. Tsistanche ja naha valgendamise vaheline mehhanism seisneb cistanche glükosiidide antioksüdantses toimes.

Naha valgendamise parandamiseks klõpsake nuppu Cistanche

Küsi lisa:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Inimese nahas sisalduv melaniini toodetakse türosiini oksüdeerumisel, mida katalüüsib türosinaas ja oksüdatsioonireaktsioon eeldab hapniku osalemist, mistõttu kehas olevad hapnikuvabad radikaalid muutuvad oluliseks melaniini tootmist mõjutavaks teguriks. Tistanche sisaldab tsistanosiidi, mis on antioksüdant ja võib vähendada vabade radikaalide teket organismis, pärssides seega melaniini tootmist.

Lisaks on tsistanche funktsioon ka kollageeni tootmise soodustamise funktsioon, mis võib suurendada naha elastsust ja läiget ning aidata parandada kahjustatud naharakke.

Cistanche fenüületanoolglükosiididel on türosinaasi aktiivsust märkimisväärne allareguleeriv toime ning mõju türosinaasile on konkureeriv ja pöörduv inhibeerimine, mis võib anda teadusliku aluse Cistanche valgendavate koostisosade väljatöötamiseks ja kasutamiseks.

Seetõttu on tsistansil naha valgendamisel võtmeroll. See võib pärssida melaniini tootmist, et vähendada värvimuutust ja tuhmust; ja soodustab kollageeni tootmist, et parandada naha elastsust ja sära. Tänu cistanche'i nende mõjude laialdasele tunnustamisele on paljud nahka valgendavad tooted hakanud lisama taimseid koostisosi, nagu Cistanche, et rahuldada tarbijate nõudlust, suurendades seeläbi Cistanche'i kaubanduslikku väärtust nahka valgendavates toodetes.

Kokkuvõttes on tsistanši roll naha valgendamisel ülioluline. Selle antioksüdantne toime ja kollageeni tootv toime võivad vähendada värvimuutust ja tuhmust, parandada naha elastsust ja läiget ning saavutada seeläbi valgendava efekti. Samuti näitab Cistanche laialdane kasutamine nahka valgendavates toodetes, et selle rolli kaubanduslikus väärtuses ei saa alahinnata.

TULEMUSED JA ARUTLUS

Swertiajaponiin on viiekümne flavonoidi tugevaim türosinaasi inhibiitor

Erinevatest looduslikest ühenditest on teada, et flavonoidid, looduslikult esinevate antioksüdantide ja metallide kelaatorite rühm, pärsivad türosinaasi aktiivsust, kuna nad on võimelised moodustama vase-flavonoidi komplekse [8, 9]. Kasutasime viitkümmend flavonoidi, mis olid müügil, et testida, kas neil on seente türosinaasi inhibeeriv toime. Kojihapet, hästi tuntud türosinaasi inhibiitorit, kasutati positiivse kontrollina paremate türosinaasi inhibiitorite skriinimiseks (joonis 1A-1B). Selle tulemusena näitas proovi number 40 (swertiajaponiin) (joonis 1C) tugevaim türosinaasi inhibeeriv toime kui teistel flavonoididel (joonis 1A-1B ja täiendav joonis 1). Kui inhibeerivat aktiivsust uuriti täiendavalt kontsentratsioonist sõltuva katsega, oli kojihappe IC50 väärtus 41,26 µM ja swertiajaponiini väärtus 43,47 µM (joonis 1D), mis näitab, et swertiajaponiini türosinaasi aktiivsuse inhibeerimine on võrreldav kojhappe omaga. katseklaasi katsete kohta.

Swertiajaponiin ei näita in vitro tsütotoksilisust

Swertiajaponiin kuulub flavonoidsete C-glükosiidide perekonda. See sisaldab süsivesikuosa, mis on C-glükosiidselt seotud ühe flavonoidide selgrooga (joonis 1C). Seda on teatatud ühendina, mida leidub kogu Swertia japonica ürtis [10]. Kuigi mõned uuringud teatasid, et Jaapanis kasutatakse Swertia japonicat kliiniliselt seedetrakti sümptomite raviks [11], on swertiajaponiini bioloogiliste funktsioonide kohta vähe uuringuid. Seega uurisime täiendavalt selle mõju melanogeneesile. Kuna tsütotoksilisus on sünteetiliste türosinaasi inhibiitorite peamine probleem, testisime, kas swertiajaponiin näitas rakulist toksilisust, kasutades mitut rakuliini, sealhulgas HaCat (inimese keratinotsüüt), B16F10 (hiire melanoom) ja Hs27 (inimese fibroblast). Swertiajaponiin ei näidanud nendes rakuliinides tsütotoksilisust (joonis 2A-2C).

Swertiajaponiin inhibeerib melanogeneesi B16F10 rakkudes

Uurisime selle mõju melanogeneesile, kasutades B16F10 rakke, mida oli eelnevalt töödeldud kojichappe või swertiajaponiiniga, millele järgnes UVB või MSH kokkupuude, mis on tugevaimad melanogeensed indutseerijad. Ootuspäraselt suurendas UVB või MSH kokkupuude märkimisväärselt melaniini taset B16F10 rakkudes (joonis 2D-2F) ja swertiajaponiinravi vähendas raku melaniini sisaldust annusest sõltuval viisil pärast UVB või MSH kokkupuudet (joonis 2D{10). }}F). Rakuuuringutes näib swertiajaponiini melanogeenne toime olevat tugevam kui kojiinhappel (joonis 2E- 2F). Sarnaselt oli enne MSH-ga töötlemist swertiajaponiiniga eeltöödeldud rakupelleti värv heledamaks võrreldes MSH-ga töödeldud rakkudega (joonis 2D), mis näitab, et swertiajaponiin inhibeerib UVB või MSH indutseeritud melanogeneesi.

Swertiajaponiin inhibeerib melanogeneesi inimese nahamudelis

Kinnitamaks, et swertiajaponiin pärsib inimestel naha pigmentatsiooni, kultiveerisime elujõulist, kolmemõõtmelist, taastatud inimese epidermist, mis koosneb inimese melanotsüütidest ja keratinotsüütidest, mis on teadaolevalt aja jooksul spontaanselt melanogeneesis [12]. Töötlesime inimese nahamudelit swertiajaponiiniga 1 tund ja kultiveerisime seda hooldussöötmes 5 päeva. Võrreldes 1. päevaga oli inimese nahamudel 5. päeval tumedam ja ravi swertiajaponiiniga takistas seda kontsentratsioonist sõltuval viisil (joonis 3A-3B). Samamoodi näitas Fontana-Massoni värvimine, et swertiajaponiin vähendas märkimisväärselt melaniini taset epidermises (joonis 2C), mis viitab sellele, et swertiajaponiin vähendab pigmentatsiooniinimese naha mudel.

Swertiajaponiin võib seostuda türosinaasiga ja inaktiveerida

Järgmisena uurisime B16F10 rakkude abil swertiajaponiini poolt vahendatud melanogeensete toimete aluseks olevaid mehhanisme. Kuna swertiajaponiin pärssis türosinaasi aktiivsust rakuvabades katsetes, kasutades seente türosinaasi (joonis 1B), oletasime, et see seondub otseselt türosinaasiga ja deaktiveerib selle. Selle testimiseks viidi läbi valgu-ligandi dokkimise simulatsioon, et ennustada seondumisafiinsust, kasutades AutoDock Vina. Prognoositav seondumisafiinsus türosinaasi ja kojhappe vahel oli -5,4 kcal/mol ning türosinaasi ja swertiajaponiini vaheline afiinsus oli -6,3 kcal/mol (joonis 4A ja 4C), mis viitab sellele, et swertiajaponiin võib seonduda türosinaasi suhtes tugevama afiinsusega kui kojichape. Ühendite ja türosinaasi vahelise seondumisrežiimi edasiseks uurimiseks viidi läbi farmakofoori analüüs tarkvara LigandScout 3.1 abil. Kui kojichape võib seostuda türosinaasiga peamiselt vesiniksidemete kaudu türosinaasi jäägiga ASN260 või GLU256 (joonis 4B), siis swertiajaponiin moodustab HIS85, ASN81, ASN260, ASN260, HIS244 ja fosfo-244-residinaaside hüdroos2684-residinaasidega ASN260 ja ARG88258 vesiniksidemetega palju vesiniksidemeid. ja türosinaasi PHE264 jääk (joonis 4D), mis tõenäoliselt seletab swertiajaponiini suuremat seondumisafiinsust türosinaasiga.

Kuna valgu-ligandi dokkimissimulatsioonis kasutati dokkimistaskuna eelnevalt kindlaksmääratud türosiini sidumissaiti [3], on tõenäoline, et swertiajaponiin võib türosiiniga konkureerivalt seostuda türosinaasiga. Selle uurimiseks viidi läbi Lineweaver-Burki analüüs. Kuna swertiajaponiini kontsentratsioon tõusis, suurenesid ka Km väärtused, samas kui Vmax väärtused olid püsivad (joonis 4E-4F), mis näitab, et swertiajaponiin on türosinaasi konkureeriv inhibiitor.

Swertiajaponiin on antioksüdant, mis pärsib UVB-indutseeritud MITF/türosinaasi signaaliülekannet

Kuigi swertiajaponiini IC50 väärtus on rakuvabas katses sarnane kojiinhappe omaga, on melanogeneesi tegelik inhibeerimine swertiajaponiiniga töödeldud rakkudes suurem kui kojiinhappega töödeldud rakkudes, mis näitab, et otsene seondumine türosinaasiga ei pruugi olla ainus mehhanism, mis on aluseks swertiajponiini poolt vahendatud melanogeneesi pärssimisele. On hästi dokumenteeritud, et flavonoidide bioloogilised funktsioonid on seotud nende antioksüdatiivse toimega [13]. Seetõttu uurisime, kas swertiajaponiin reguleerib oksüdatiivset stressi rakuvaba reaktiivse hapniku (ROS) ja peroksünitriti (ONOO-) eemaldamise testidega. Swertiajaponiinil oli tugev ROS-i ja ONOO-d eemaldav toime, mis on võrreldav Troloxi ja penitsillamiiniga, mis on vastavalt tuntud ROS-i ja ONOO-inhibiitorid (joonis 5A-5B). Lisaks testisime, kas swertiajaponiini antioksüdatiivne toime ilmnes ka B16F10 rakkudes pärast UVB kokkupuudet. UVB kokkupuude suurendas oluliselt ROS ja ONOO tootmist, samas kui swertiajaponiin vähendas neid kontsentratsioonist sõltuval viisil, mis viitab sellele, et swertiajaponiin on antioksüdant (joonis 5C-5D).

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501