Morske spužve predstavljajo fascinantno skupino morskih nevretenčarjev

Prosim kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza več informacij

Povzetek:V zadnjih desetletjih so morsko okolje odkrili kot ogromen rezervoar novih bioaktivnih spojin, uporabnih za zdravljenje, ki izboljšuje zdravje in dobro počutje ljudi. Med številnimi morskimi organizmi, ki izkazujejo biotehnološki potencial, so bile spužve poudarjene kot ena najzanimivejših skupin glede na obsežno literaturo, ki vsako leto opisuje nove molekule. Ni presenetljivo, da so bila prva morska zdravila, uporabljena v medicinske namene, izolirana iz morske gobe in se zdaj uporabljajo kot sredstva proti raku in virusom. V večini primerov so eksperimentalni dokazi poročali, da so zelo pogosto povezane in/ali simbiotske skupnosti proizvajale te bioaktivne spojine v obojestransko korist. Dandanes so lepotni tretmaji oblikovani tako, da izkoriščajo blagodejne lastnosti morskih spojin. Pravzaprav je bilo zabeleženih več bioloških aktivnosti, primernih za kozmetične tretmaje, kot so med drugim antioksidativne dejavnosti, aktivnosti proti staranju, beljenje kože in emulgiranje. Tu smo zbrali in razpravljali o več znanstvenih prispevkih, ki poročajo o kozmecevtskem potencialu simbiontov morskih spužev, ki so jih predstavljale izključno glive in bakterije. Vključene so bile tudi bioaktivne spojine, posebej označene kot produkti presnove spužve. Vendar pa je izvor metabolitov spužve dvomljiv in vloge povezane biote ni mogoče izključiti, saj je izolacija simbiontov težak izziv zaradi njihovih lastnosti, ki jih ni mogoče gojiti.

Za več informacij kliknite tukaj

Ključne besede:gobice; bakterije; glive; antioksidant;proti staranju; beljenje kože; protimikrobno; foto-zaščita

1. Uvod

Morske spužve predstavljajo fascinantno skupino morskih nevretenčarjev, ki gostijo široko simbiotično skupnost skupaj z ogromno proizvodnjo sekundarnih metabolitov [1-7]. Biota, povezana s spužvo, lahko združuje široko skupino filogenetskih linij, vključno z arhejami, bakterijami in glivami [8, 9]. Odnosi med spužvami in njihovimi vzajemnimi simbionti so zapleteni in proizvodnja bioaktivnih sekundarnih metabolitov bi lahko imela morebitno obrambno vlogo ali bila vključena v tekmovanje za prostor znotraj bentoških habitatov [10,11]. Na splošno je bilo priznano, da so simbionti gob odgovorni za presnovo in rast gostitelja, kemično obrambo ter prilagajanje biotskim in abiotskim stresorjem[2,12-14].

Odkritje morskih bioaktivnih presnovkov kot možnih zdravil za farmacevtsko, nutricevtsko in kozmecevtsko industrijo je spodbudilo več raziskovalnih projektov, ki temeljijo na identifikaciji novih kemičnih delov z inovativnimi biološkimi funkcijami [15].kaj je cistancheV zadnjem času kozmecevtsko področje hitro raste, saj so potrošniki večjo pozornost namenili kremam in losjonom, ki vsebujejo naravne spojine s farmakološkimi lastnostmi [16]. Kozmecevtski izdelki so izdelki za lokalno uporabo, ki vsebujejo nekatere bioaktivne sestavine, ki posnemajo koristi, podobne zdravilom, s krepitvijo funkcije, povezane z zdravjem kože [16,17]. V svetovnem merilu se kozmecevtska industrija postopoma preusmerja na naravne spojine zaradi njihovih biokompatibilnih, varnih in okolju prijaznih lastnosti [18]. Uspeh kozmecevtske proizvodnje je odvisen predvsem od varnosti; nizki stroški; in zmožnost ohranjanja aktivne sestavine, njene dostave v biološko aktivni obliki in izvajanja biološkega učinka prek znanih mehanizmov [19]. Za premagovanje teh zadnjih težav, zlasti povezanih z neustreznimi kemijskimi lastnostmi, so bile razvite nekatere metode inkapsulacije in nanoformulacije za močno izboljšanje dostave in učinkovitosti zdravil [20-25].

Kljub temu, da so kozmecevtske izdelke v preteklosti pridobivali iz kopenskih rastlin [26-28], so jih v zadnjih desetletjih več odkrili v morskih okoljih. Pravzaprav ocean predstavlja bogat vir bioaktivnih sestavin, kot so vitamini, minerali, aminokisline, proteini, lipidi, polisaharidi, terpenoidi, polifenoli, pigmenti in encimi, ki najdejo številne aplikacije na kozmetičnem področju [29]. Morska kozmetika je pokazala široko paleto koristnih dejavnosti, kot so antioksidanti, UV-žarki, staranje, tirozinaza (beljenje kože), protimikrobne lastnosti, celjenje ran in emulgiranje (slika 1)[{{8} }].

Cistanche lahko upočasni staranje

V zadnjem času je bilo veliko pozornosti namenjene morskim antioksidantom, vključno s ciklosporinom in mikosporinom podobnimi aminokislinami (MAA), karotenoidi in drugimi spojinami, ki imajo več vlog na kozmetičnem področju [4, 45]. Nekateri primeri so pigmenti (npr. karotenoidi), ki jih je v morskem okolju izjemno veliko, saj jih proizvajajo vsi avtotrofni organizmi (npr. bakterije, arheje, alge in glive). Karotenoidi vključujejo karotene (npr. likopen in -in -karoten) in ksantofile (npr. astaksantin, fukoksantin in lutein), ki so pokazali antioksidativno delovanje [46] in ščitijo kožo pred reaktivnimi kisikovimi spojinami (ROS), ki se običajno sproščajo v celic po naravni oksidaciji, povzročeni z UV-sevanjem in staranjem kože[42]. Od sintetičnih spojinlahko povzroči toksične učinke na zdravje in dobro počutje ljudi [47], so naravne antioksidante raziskali glede njihove potencialne uporabe v kozmetiki [49]. Protimikrobna sredstva in sredstva proti obraščanju, ki ščitijo pred patogeni, povezanimi s kožnimi boleznimi, kot so Staphylococcus epidermis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginous in Candida albicans, so bila prav tako opisana iz različnih virov in veljajo za uporabna orodja za oblikovanje kozmetičnih in dermatoloških izdelkov. zdravljenja [39,50-54].Cistanche proti staranjuPoleg tega so bioaktivne spojine z aktivnostjo proti tirozinazi našle več aplikacij v kozmetični industriji, saj tirozinaza predstavlja ključni encim, ki sodeluje pri biosintezi melanina, blok njene encimske aktivnosti pa bi lahko uporabili za tretmaje za beljenje kože, katerih uporaba je v nekaterih državah izjemno priljubljena. države [55]. Površinsko aktivne snovi in ​​emulgatorji s hidrofilnimi in hidrofobnimi skupinami bi se lahko uporabljali tudi na kozmetičnem področju [56, 57]. Za proizvodnjo biosurfaktantov in emulgatorjev so preučevali več proteinsko-polisaharidnih kompleksov, glikolipidov in lipopeptidov, izoliranih iz morskih mikroorganizmov [58]. Na primer, hitozan je bil zaradi svoje visoke sposobnosti vezave vode predlagan kot vlažilec kože in sredstvo za dostavo v kozmecevtskih pripravkih izdelkov proti staranju [59].

Priznani proizvajalci morske kozmecevtike so cianobakterije, skupaj z mikro- in makroalgami [24,60-63], z več spojinami, ki so v kliničnih preskušanjih ali so že odobrene za trg [64,65]. Kot smo že omenili, mikrobiota, povezana s spužvo, proizvaja množico bioaktivnih spojin s koristnimi lastnostmi za zdravje ljudi [6]. Kljub velikemu biotehnološkemu pomenu je doslej le nekaj študij pregledalo možne uporabe metabolitov simbiontov spužev na kozmetičnem področju, pri čemer so se osredotočale na specifične vrste spužev [66] ali združevale več taksonov morskih organizmov [29].

V tem pregledu smo analizirali zbirko znanstvene literature o spojinah, povezanih s simbionti gob, ki prikazujejo zanimive biološke aktivnosti na kozmecevtskem področju. Osredotočili smo se zlasti na bakterije in glive, ki so izjemno bogate v skupnostih, povezanih s spužvami. Poleg tega smo upoštevali tudi presnovke gob, katerih biološke aktivnosti so bile izjemno primerne za kozmecevtske formulacije.

2. Spužvasti simbionti na kozmecevtičnem področju

2.1.Bakterije

Različne bioaktivne spojine, opisane iz morskih bakterij, kot so poliketidi, alkaloidi, peptidi, proteini, lipidi, ciklosporin in MAA, glikozidi, izoprenoidi in hibridi, so pokazale presenetljive aktivnosti, kot so foto-zaščitna, proti staranju, protimikrobna, proti -oksidantne in vlažilne aktivnosti [58,67]. Zanimiva zmožnost proizvajanja nekaterih spojin, ki absorbirajo UV žarke, vključno s citonemini (izključno cianobakterijami), mikosporini, karotenoidi in melaninom, je bila razložena z možnimi evolucijskimi mehanizmi, ki so se razvili za zaščito gobic pred škodljivimi učinki UV sevanja [68,69].

Kot je bilo navedeno v uvodnem delu, so karotenoidi, kot sta -karoten in likopen, pokazali fotozaščitno aktivnost, kar je razkrilo več aplikacij na kozmetičnih področjih [70]. Dharmaraj in soavtorji [71] so raziskovali karotenoidni izvleček seva Streptomyces (AQBWWS1), povezanega s spužvo Callyspongia diffusa, zbrano na zahodni obali Kerale (Indija). Njegov kemijski profil je razkril prisotnost likopena, predlaganega kot možne sestavine za pripravo kozmetičnih izdelkov[71].

Nov ksilozil ester A diapolikopendiojske kisline, ekstrahiran iz bakterije Rubritalea squalenifaciens sp., pridobljene iz morske spužve. nov, je razkril močno antioksidativno delovanje v 'modelu zaviranja O2 s polovično največjo inhibitorno koncentracijo (IC50) 4,1 ug/mL 【72】.cistanche benefíciosAlkaloid Diazepinomicin smo izolirali tudi iz seva Mi-cromonospora sp. RV115 je povezan z gobo Aplysina aerophoba, zbrano v Sredozemskem morju. Ta molekula je bila sposobna zaščititi človeške ledvične (HK-2) in človeške promielocitne (HL-60) celične linije pred toksičnostjo in genomskimi poškodbami, ki jih povzroča H2O2[73]. Metaboliti, izolirani iz Virgibacillus sp. povezan s spužvo C. diffusa (Manarski zaliv), je pokazal aktivnost ločevanja radikalov 1,1-difenil-2-pikrilhidrazila (DPH) z ICso 857,49 ug/mL. Poleg tega je bila zaznana jasna aktivnost lovljenja prostih radikalov hidroksilnih in superoksidnih radikalov (ICso =471.07 ug/mL oziroma 1353,28 ug/mL), kar je verjetno povezano s prisotnostjo bioaktivnih spojin, kot so alkaloidi, terpenoidi, redukcijski sladkorji in antrakinoni, odkriti s kemičnimi analizami[74]. V podobnih delih sta dva seva Vibrio (P1Ma8 in P1Ma5) in več Bacillus sp. izolirani iz spužev Phorbas tenacious oziroma Tedania anhelans, so pokazali povečano aktivnost lovljenja prostih radikalov, ocenjeno s testom DPPH [75,76]. Antioksidativne lastnosti bioaktivne spojine (pirolo[1,2-alpirazin-1,4-dion, heksahidro-C-HnoN2O2), ekstrahirane iz spužve Bacillus sp. (Lakshadweep arhipelag v Indiji) so preučevali tudi z uporabo DPPH testa, aktivnosti odstranjevanja dušikovega oksida (NO) in vodikovega peroksida (H2O2) ter skupne redukcijske moči. Aktivna spojina je bila sposobna čistiti H2O2 na način, odvisen od odmerka. Poleg tega je bil ICso za inhibicijo NO in DPPH 41,70 ug/mL oziroma 15,025 ug/mL 【77】.

Preverjanje bioaktivnosti sto bakterijskih biontov, izoliranih iz več indijskih spužev, je vodilo do izolacije seva GUVFCFM{{0}}, identificiranega kot Chromohalobacter israe-lensis. Zlasti metanolni izvleček je pokazal pomemben odstotek DPPH (67,83 odstotkov) in superoksidnih (65,87 odstotkov) aktivnosti odstranjevanja [78]. DPPH testi in kvantifikacija celotne vsebnosti fenolov (TPC) so bili uporabljeni tudi za oceno antioksidativne aktivnosti Pseudomonas sp. izvleček, povezan z morsko spužvo Hyrtios aff. erekcije iz Rdečega morja. Zlasti je test DPPH pokazal 100-odstotno inhibicijo pri vseh testiranih količinah (50, 25, 12,5 in 6,25 mg) [79]. Poleg tega so Vijayan et al [80] dokazali, da so bakterije povezane s temno pigmentiranimi gobami (Haliclona). pigmentifera, Sigmadocia pumila, Fasciospongia cavernosa, Spon-gia Officinalis in C. diffusa), zbrani iz zaliva Mannar v Indijskem oceanu, proizvajajo necitotoksični melanin z antioksidativnim in fotoprotektivnim delovanjem. Med bakterijskimi sevi, ki izkazujejo visoko proizvodnjo melanina, je Vibrio alginolyticus, izoliran iz Hali clona pigmentifera, Sigmadocia pumila in S. officinalis, zaščitil celice mišjih fibroblastov (L929) pred intracelularnim reaktivnim kisikovim stresom (IC50 =9),0 ug, ki ga povzroči UV. /mL) in ni imel citotoksičnega učinka na celice L929 in morske kozice [80]. Sevi, pridobljeni iz spužve, pridobljeni iz indonezijskih voda, HAL-08, HAL-13 in HAL-74(Haliclona sp.) ter PTR-21(Petrosia sp.), so bili ovrednoteno z metodama DPPH in ABTS (2,2'-azinobis3-etilbenzotiazolin-6-sulfonat). Med testiranimi izolati je največjo antioksidativno aktivnost pokazal surovi ekstrakt HAL-08 z vrednostmi ICso 17,10 oziroma 59,39 ug/mL za radikale DPPH oziroma ABTS. Poleg tega se zdi, da je PTR-21 najmočnejše sredstvo proti staranju, testirano na sposobnost preživetja Schizosaccharomyces pombe [81]. Ocenjeno je bilo tudi antioksidativno delovanje bakterij PTR-08, PTR-40, PTR-41 in PTR-47, identificiranih kot Pseudomonas sp. Ekstrakt PTR-08 je pokazal največje antioksidativne lastnosti z vrednostmi ICsn 9,25 oziroma 235,53 ug/mL za radikale DPPH oziroma ABTS. Zanimivo je, da PTR-08 modulira dolgoživost kvasovk Schizosaccharomyces pombe, ki spodbuja antioksidativne obrambne mehanizme, ki so povezani z znotrajceličnim oksidativnim stresom[82]. Isti avtorji so pregledali izvleček druge indonezijske bakterije (Pseudoalteromonas flavipulchra, imenovane STILL-33), povezane s spužvo Stylotella sp.Izvleček Cistanche proti sevanjuSTILL-33, ki je pokazal visoko razgradnjo DPPH in ABTS z vrednostmi ICso 7,80 ug/mL (DPPH) in 31,50 ug/mL (ABTS)[83].

Nekatera dela so skupaj z antioksidativnimi sposobnostmi ocenila aktivnost zaviranja rasti specifičnih patogenov, ki so pogosto vpleteni v okužbe kože. Na primer, klorirani kinolon, agelolin A, izoliran iz Streptomyces sp. SBT345, bakterijski simbiont sredozemske spužve Agelas oroides, so raziskali zaradi njegovih radikalnih razjed in protimikrobnih lastnosti. Ta spojina je pokazala antioksidativni potencial na človeški levkemični celični liniji (HL-60) in je lahko dodatno zmanjšala oksidativni stres in genomsko škodo, ki jo povzroča 4-nitrokinolin-1-oksid (NQO). Poleg tega je Ageloline A zaviral rast Chlamydia trachomatis na način, odvisen od odmerka, z vrednostjo ICsn 2,14 ug/mL [84]. Protimikrobne aktivnosti proti E. coli MTCC-1687, P. aeruginosa MTCC-1688, B.subtilis MICC-441 in S.aureus MICC-737 so opazili tudi iz GSA10 sev, povezan s spužvo Halichondria glabrata (zahodna obala Mumbaja, Indija). Poleg tega so bile antioksidativne lastnosti odkrite z uporabo DPPH odstranjevanja in analize antioksidantnega parametra (TRAP) s popolnim lovljenjem radikalov. Zlasti s testom TRAP je GSA10 deloval kot lovilec peroksila, odstotek inhibicije pa je bil sorazmeren s koncentracijami GSA10 [85]. V nedavnem delu so surovi metanolni ekstrakt in frakcije seva Bacillus 2011SOCCUF3, izolirani iz spužve S. officinalis (Cortiou in Riou, Francija), pokazali antioksidativne in antinikrobne aktivnosti. Zlasti test DPPH je pokazal od odmerka odvisno lovilno aktivnost z odstotkom inhibicije 38.9-49.1 odstotkov (10-50 mg/mL), metoda difuzije v agarju pa je pokazala visok inhibitorni učinek proti C.albicans v koncentracijskem območju 2.5-20mg/mL[86].

Lastnosti proti staranju in beljenju kože iz surovih izvlečkov bakterijskih simbiontov iz Scopalina hapalia (jugovzhodna obala Mayotta) so bile ocenjene na več tarčah, vključno z elastazo, tirozinazo, katalazo, sirtuinom 1 (Sirt1), od ciklina odvisno kinazo 7 (CDK7), fyn kinaza in proteasom [66]. Zlasti je izolat SH-82 (Micromonospora fluostatini) pokazal zadostno inhibicijo aktivnosti elastaze, medtem ko je SH-89 pokazal pomembne antimelanogene lastnosti z inhibicijo tirozinaze (58,33 odstotka). Najmočnejši aktivatorji aktivnosti Sirtl so se pokazali v izvlečkih SH-82 in SH-100 (Bacillus licheniformis). Poleg tega so štirje sevi Bacillus in trije izvlečki Salinispora arenicola pokazali znatno antioksidativno in inhibitorno delovanje na CDK7. Presenetljive rezultate je poročal S.cistanche herbaarenicola (SH{{0}}EA-SM) in B.licheniformis (SH-04-EA-SM), ki zavira aktivnost Fyn pri treh testiranih koncentracijah (0.{{ 8}}33,0.0033 in 0,00033 ug/mL). Nasprotno pa surovi ekstrakti SH-45, SH-54, SH-78 in SH{ {13}} je pokazal rahlo aktivnost, zaznano samo pri najvišji koncentraciji (0,033 ug/mL). Na splošno so avtorji te bakterije, pridobljene iz gob, predlagali kot primerne vire novih sredstev za beljenje kože in proti staranju [66].

Kot je navedeno zgoraj (glejte uvodni del), so mikrobne biosurfaktante pokazale primerne lastnosti za formulacije za nego kože [57]. Dhasayan et al [87] je na primer ocenil vlažilne lastnosti več sevov, izoliranih iz indijske spužve C. diffusa. Predvsem sta MB-30 (Halomonas sp.) in MB-D9 (Alcaligenes sp.) pokazala največjo emulzifikacijsko aktivnost po 48 urah inkubacije, medtem ko sta MB-7 (Bacillus subtilis) in MB{{ 8}} (Bacillus amyloliquefaciens) izolati so pokazali enake lastnosti po 72 urah inkubacije, kar nakazuje, da se bioaktivne spojine verjetno izločajo med stacionarno fazo rasti [87]. Poleg tega je v nedavnem delu bakterijski sev (Bacillus niabensis, My-30), povezan s spužvo Mycale ramulosa (Kalifornijski zaliv), pokazal jasno aktivnost pri testu zrušitvenega padca in lastnosti emulgiranja z visoko stabilnostjo 24 ur , v primerjavi s kontrolo (natrijev dodecil sulfat, SDS). Poleg tega so supernatati My-30 pokazali obetavno aktivnost proti obraščanju z vrednostmi najmanjše inhibitorne koncentracije (MIC) 1-2 odstotkov (v/v), proti Bacillus subtilis, Micrococus sp. in Sagittula stellata [88].

Ta članek je izvleček iz Mar. Drugs 2021, 19, 444. https://doi.org/10.3390/md19080444 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs