Propionska kislina, ki jo proizvaja fermentacija Cutibacterium Acnes, izboljša sintezo melanina

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

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

Ultravijolično obsevanje povzroči kopičenje melanina, ki ga je mogoče zmanjšati z uporabo kemičnih belilnih izdelkov. Vendar pa so povezani varnostni pomisleki takih izdelkov spodbudili iskanje naravnih in neškodljivih alternativ. Namen te študije je bil identificirati naravno kislinsko formulacijo za zmanjšanje pigmentacije kože. Metabolit propionska kislina (CH3CH2COOH, PA) je bila največja maščobna kislina v filtratu iz fermentacije bakterije Cutibacterium acnes (C. acnes) Pluronic F68 (PF68) in je zmanjšala DOPA-pozitivne melanocite s pomembnim zaviranjem aktivnosti celične tirozinaze prek vezave na receptor proste maščobne kisline 2 (FFAR2). Poleg tega zdravljenje s 4 mM PA ni spremenilo proliferacije melanocitov, kar kaže, da je učinkovita rešitev za hiperpigmentacijo, ki ne povzroča poškodb celic. Zmanjšane DOPA-pozitivne melanocite in aktivnost tirozinaze so opazili tudi v kožnem tkivu mišjih ušes, ki so jim vbrizgali mešanico C. acnes in PF68, kar potrjuje, da je zaviranje melanogeneze verjetno posredovano s fermentacijskimi presnovki iz C. acnesfermentacije z uporabo PF68 kot vir ogljika. Poleg tega PA ni vplival na rast matične bakterije C. acnes, zato je močan fermentacijski presnovek, ki ne poruši ravnovesja mikrobioma kože.

Koža deluje kot vmesnik med človeškim telesom in zunanjim okoljem in zagotavlja zaščito pred patogeni, fizičnimi in ultravijoličnimi poškodbami1. Če je človeška koža prekomerno izpostavljena ultravijoličnemu sevanju (UVR), ki vpliva na delovanje in preživetje številnih vrst celic, povzroča vnetje kože, ki lahko vodi do raka 2,3. Poškodba DNK, ki jo povzroča UV, aktivira signale za popravilo celic za proizvodnjo melanina v melanocitih, kar povzroči pigmentacijo kože4,5. Površino zdrave človeške kože kolonizira raznoliko okolje mikroorganizmov, od katerih so mnogi neškodljivi kot komenzali ali oportunistični patogeni6,7. Probiotiki so običajni primeri bakterioterapije s potencialom za fotoprotekcijo z upočasnitvijo znakov staranja kože in ublažitvijo učinkov vnetja kože, ki ga povzroči UV3,8,9. Na primer, probiotične mlečnokislinske bakterije zlasti preprečujejo vnetne, alergijske reakcije in imunosupresijo kože, ki jih povzročijo UV žarki10. Poleg tega je sposobnost Cutibacterium acnes (C. acnes), prevladujoče bakterije v kožnem mikrobiomu, da proizvaja porfirin kot odziv na UVR, pomemben biomarker zaradi svoje vloge pri zaščiti in preprečevanju neravnovesja2,11,12, zato je praktičnega pomena13. Študije so pokazale, da je fermentni filtrat (GFF) zmanjšal melanin v človeških celicah melanoma in s tem zmanjšal pigmentacijo kože14. Proste maščobne kisline (FFA) imajo izjemne regulativne učinke na melanogenezo in zatrto aktivnost tirozinaze v gojenih celicah mišjega melanoma B16F1015. Večina možnosti zdravljenja hiperpigmentacije blokira pretvorbo tirozina v melanin, ki deluje kot zaviralec tirozinaze, ključnega regulativnega encima, potrebnega za biosintezo melanina16. V zadnjem času je obsežna uporaba sredstev za beljenje kože, kot so fenolne in živosrebrove spojine, v kozmetičnih formulacijah povzročila resne pomisleke glede varnosti17. Poleg tega je FFAR2 (znan tudi kot GPR43) prisoten v različnih tkivih, kot so kostni mozeg, vranica in normalna koža18, in je obetavna tarča zdravila za debelost, kolitis in nekatere vnetne odzive19. FFAR2 je receptor za kratkoverižne maščobne kisline (SCFA) z dolžino verige, manjšo od šestih ogljikovih atomov, kot so acetat, butirat in propionat, najmočnejši agonist za FFAR220,21. Prej smo dokazali, da in vivo knockdown FFAR2 v mišji koži blokira posredovanje maslene kisline pri UV draženju3.

C. acnes is abundant on the human skin surface accounting for>60 odstotkov bakterij2. Poleg tega propionska kislina (PA), fermentacijski presnovek iz C. acnes, in njeni esterificirani derivati ​​delujejo kot potencialno protimikrobno sredstvo proti Staphylococcus aureu11,22, prevleke iz poli(etilen oksida) pa so obetavna metoda za preprečevanje okužb23. Kožne komenzalne probiotične bakterije lahko zavirajo rast USA300 s fermentacijo poli(etilen glikol) dime metakrilata kot selektivnega iniciatorja fermentacije24. PF68, polimer na osnovi PEG, je stabilen nosilec gela za protimikrobna sredstva, ki povečuje površinsko topnost zdravila in se običajno uporablja pri zdravljenju okuženih ran brez opaznih stranskih učinkov25. V tej študiji smo ugotovili, da je PF68 kot spojina, pridobljena iz polimera, potencialno varno in učinkovito sredstvo in da bi uporaba presnovkov iz fermentacije PF68 s kožno komenzalo C. acnes lahko zavirala UV-inducirano hiperpigmentacijo ali melanogenezo kože.

koristi cistanche tubolosa: zavira melanogenezo kože.

Metode

Etična izjava.

Ta študija je bila izvedena strogo v skladu s protokolom odobrenega odbora za institucionalno oskrbo in uporabo živali (IACUC) na Nacionalni centralni univerzi (NCU), Tajvan (NCU-106-016) in v skladu s smernicami Arrive (https://arriveguidelines .org/). Miši Inštituta za raziskave raka (ICR) (8–9 tednov stare samice; National Laboratory Animal Center, Taipei, Tajvan) so žrtvovali z uporabo CO2 v zaprti škatli. Vse metode so bile izvedene v skladu z ustreznimi smernicami in predpisi

Bakterijska kultura.

C. acnes (ATCC 6919) smo gojili na ojačenem gojišču Clostridium (RCM, Oxford, Hampshire, Anglija) v anaerobnih pogojih z uporabo Gas-Pak (BD, Sparks, MD, ZDA). Bakterije smo gojili pri 37 stopinjah do logaritemske faze rasti. Bakterijske pelete smo pobrali s centrifugiranjem pri 5,000×g 10 minut, sprali v fiziološki raztopini s fosfatnim pufrom (PBS) in nato suspendirali v PBS ali RCM za nadaljnje poskuse.

Bakterijska fermentacija.

C. acnes (105 enot, ki tvorijo kolonije (CFU)/mL) smo inkubirali v 10 ml TSB v prisotnosti ali odsotnosti 2 odstotkov PF68 (BASF, NY, ZDA) v anaerobnih pogojih z uporabo Gas-Pak pri 37 stopinjah. Samo PF68 v TSB je bil vključen kot kontrola. 0,002 % (m/v) fenol rdeče (Sigma) v TSB je služilo kot indikator fermentacije. Sprememba barve iz rdeče-oranžne v rumeno je kazala na pojav bakterijske fermentacije, kar smo zaznali z optično gostoto pri 560 nm (OD560).

Analiza s plinsko kromatografijo in masno spektrometrijo (GC–MS).

C. acnes (105 CFU/mL) smo inkubirali v TSB (10 mL) v prisotnosti 2 odstotkov PF68. Po 1-dnevu smo fermentirani medij centrifugirali pri 5000 g 10 minut in supernatant uporabili za odkrivanje SCFA po predhodno objavljenem protokolu26. Ravni ocetne kisline (AA), PA, maslene kisline (BA) in izomaslene kisline (I-BA) v fermentacijskem mediju so bile kvantificirane z umeritveno krivuljo, narejeno iz šestih neničelnih ravni z uporabo standarda za testiranje FFA ( Restek Corporation, Bellefonte, PA, ZDA), ki je razredčeno na 500-, 1,000-, 2,000-, 5,000- in 10,000- zložiti.

Kultura celic melanoma B16F10.

Celično linijo melanoma B16F10 sta prijazno zagotovila dr. Richard Gallo, Univerza Kalifornije v San Diegu, ZDA, in dr. Cheng Ching-Yi, Univerza za znanost in tehnologijo Chang Gung, Tajvan. Celice so bile gojene v Dulbeccovem modificiranem Eagle's Medium (DMEM, Life Technologies, Carlsbad, CA, ZDA), dopolnjenem z 10 odstotki fetalnega govejega seruma (FBS, Life Technologies) in 1 odstotkom penicilin-streptomicina (Life Technologies) pri 37 stopinjah in 5 odstotkih. CO2. Celice so gojili do 70–80-odstotne konfluence in nato subkultivirali s tripsin-etilendiamintetraocetno kislino (EDTA, Life Technologies).

Reverzna transkripcija – kvantitativna verižna reakcija s polimerazo (RT-qPCR).

RT-qPCR je bil uporabljen za preučevanje izražanja gena tirozinaze v celicah melanoma B16F10, zdravljenih s 4 mM PA 48 ur. Celotno celično RNA smo ekstrahirali s kompletom Quick-RNA MiniPrep (Zymo Research, CA, ZDA), čemur je sledila reverzna transkripcija v cDNA z uporabo kompleta za sintezo cDNA iScript (Bio-Rad, Hercules, CA, ZDA) in pomnožili z RT-qPCR v sistem ABI 7300 (Applied Biosystems, Waltham, MA, ZDA). Prag primerjalnega cikla (ΔΔCT) je bil uporabljen za določitev kvantifikacije izražanja genov. Za normalizacijo gena za tirozin kinazo je bila uporabljena raven gena gliceraldehid 3-fosfat dehidrogenaze (GAPDH). Primer za tirozinazo in GAPDH sta 5′-TGACAAAAGCCAAAACCCCCA-3′ (naprej); 5′-TTGTTCAAAAATACTTCCAGTGTGT-3′ (vzvratno) in 5′-TGTGTCCGTCGRGGATCTGA-3′ (naprej); 5'-GATGCCTGCTTCACCACCTT3'(obratno).

Aktivnost celične tirozinaze po knockdownu gena FFAR2.

Celice melanoma B16F10 so bile zasejane z gostoto 5 × 104 celic/vdolbinico v 24-plošče z vdolbinicami. Nadalje smo celice obdelali s selektivnim antagonistom FFAR2 GLPG0974 (0,1 µM, GLPG) in PA (4 mM) in inkubirali pri 37 stopinjah v 5 odstotkih CO2 24 ur. Celice smo tripsinizirali in lizirali s pufrom RIPA (Thermo Fisher Scientific, NJ, ZDA). Telizirane celice so bile zamrznjene pri -80 stopinjah in dvakrat odmrznjene, čemur je sledilo centrifugiranje pri 12,000 vrtljajev na minuto 10 minut. Supernatant smo zmešali z 1 ug/ml levodope (L-DOPA, Sigma) v razmerju 2:1 v 96-plošči z vdolbinicami, inkubirali pri sobni temperaturi (RT) 1 uro in izmerili OD pri 475 nm odkrito27.

za kaj se uporablja cistanche: zmanjša aktivnost tirozinaze

Označevanje BrdU.

Celice melanoma B16F10 smo gojili na 8-stekelcih z vdolbinicami (Thermo Fisher Scientific) v DMEM z 10 odstotki FBS, penicilinom in streptomicinom, dokler ni bila dosežena 70-odstotna konfluentnost. Bromodeoksiuridin (10 μM, BrdU, ACROS, New Jersey, ZDA) je bil dodan gojišču skupaj s 4 mM PA. BrdU, dodan s PBS v gojišču kulture, je bil vključen kot kontrola. Po 24 urah so bile celice fiksirane s 4 odstotki perfluoro Roxy (PFA, Sigma) in nato permeabilizirane z 0, 2 odstotka Triton X -100 (Sigma) 10 minut. Nato smo celice obdelali z 2 N HCl pri 37 stopinjah 25 minut, nevtralizirali s HCl z 0,1 M boratnim pufrom (pH 8,5) 10 minut in blokirali z blokirnim pufrom pred inkubacijo protiteles proti BrdU (Abcam, MA, ZDA) čez noč in oslovska protikozja Alexa Fluor 568 IgG (H plus L) (Life technology) kot druga protitelesa 1 uro pri 4 stopinjah. Jedra so bila nasprotno obarvana s 4,6-diamidino2-fenilindolom (DAPI, Sigma). Slike so bile pridobljene s programsko opremo cellSens, povezano z mikroskopom Olympus BX63.

Modeli miši so bili ustvarjeni z izpostavljenostjo UV svetlobi.

Miški modeli so bili ključni pri napredku razumevanja številnih vlog UVR28. UVR poveča DOPA-pozitivne melanocite v koži, zlasti na mestu izpostavljenosti29. Protokol za zdravljenje injekcije C. acnes v mišja ušesa je bil opisan v naši prejšnji študiji3 (ta referenca ne govori o injekciji C. acnes). Ušesa miši ICR so bile intradermalno injicirane s C. acnes (107 CFU) z in brez 2 odstotkov PF68, čemur je sledila izpostavljenost ultravijoličnim B (UVB) valovnim dolžinam 312 nm pri odmerku 200 mg/cm2 z uporabo UV žarnice (model EB{). {10}}C, Spectronics Corp., Westbury, NY, ZDA) 2 minuti vsak dan 3 dni. Mišja ušesa, ki so jim vbrizgali PBS ali PF68, čemur je sledila izpostavljenost UVB, so bila vključena kot kontrola. V drugi skupini poskusnih miši so ušesa nanesli s 4 mM PA, čemur je sledila izpostavljenost UV, s PBS kot kontrolo.

siRNA-posredovano utišanje genov FFAR2.

Da bi utišali gen FFAR2, smo uporabili kemično modificirano siRNA, ki cilja na receptor FFAR2 (FFAR2 siRNA), negativno kontrolo siRNA (NC siRNA) in kontrolo brez injekcije (C), ki smo jih pridobili od GenePharma Co. (Šanghaj, Kitajska). Njihova oligonukleotidna zaporedja so siFFAR2: smiselna veriga, 5′-CCGGUGCAGUACAAGUUAUTT-3′; protismiselna veriga, 5′-AUAACUUGUACUGCACCGGTT-3′. kontrola: zaznavna veriga, 5′-UUCUCCCGAACGUGUCACGUTT-3′; protismiselna veriga, 5′-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3′. Te kemično modificirane siRNA so bile dostavljene vsak dan 3 dni z intradermalno injekcijo v ušesa miši z uporabo mikroigle (2 mg/kg teže miši). Od drugega dne nanesite z 2 odstotki PA in UV izpostavljenostjo 3 dni. Predobdelava za injiciranje siRNA miši, kot je opisano v referenci30. Deset, mišjim ušesom so izrezali in jih obarvali četrti dan.

Western blotting.

Mišjim ušesom so vbrizgali kemično modificiran FFAR2 in kontrolne siRNA, čemur je sledila aplikacija z 2-odstotno izpostavljenostjo PA in UVB za 3 dni. Tretji dan so mišja ušesa odrezali, homogenizirali in nato lizirali s pufrom RIPA (Thermo Fisher Scientific). Celične lizate (30 µg) smo izpostavili 10-odstotnemu SDS-PAGE gelu, ki smo ga nato prenesli na membrano iz poli(viniliden fluorida) (PVDF) (Sigma) in blokirali s 5 odstotki (m/v) nemastnega mleka pred inkubacijo čez noč z primarna protitelesa proti FFAR2 Rabbit PolyAb (Proteintech, Rosemont, IL, ZDA) pri 4 stopinji ali -aktinu (1:1, 000; Cusabio Technology, Houston, TX, ZDA). Temu je sledilo zdravljenje s kozjim anti-kunčjim sekundarnim protitelesom (1:5000) (Thermo Fisher Scientific), konjugiranim s hrenovo peroksidazo, 1 uro. Proteinske pasove smo odkrili s kemiluminiscentnim detekcijskim reagentom (Thermo Fisher Scientific) in Omega Lum C Imaging System (Gel Co., San Francisco, CA, ZDA). Proteinski trakovi so bili izvedeni s programsko opremo ImageJ.

Štetje melanocitov.

Hrustanec iz miške smo odstranili ročno in kožna tkiva namočila v raztopino amonijevega tiocianata (Sigma) pri 37 stopinjah za 20 min. Epidermalno in bazalno plast smo odluščili od preostalega kožnega tkiva, melanocite pa obarvali s potopitvijo v 0.1 M PBS (pH 7,2), ki je vseboval 0,14 odstotka L-DOPA pri sobni temperaturi 3 ure in število melanocitov v kožnih tkivih je bila mikroskopsko določena v skladu s predhodno objavljenim protokolom29.

Statistične analize.

Analiza podatkov je bila izvedena z neparnim t-testom z uporabo programske opreme Prism Te ravni statistične pomembnosti so bile označene kot naslednje: *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

Rezultati

C. acnes inducira fermentacijo PF68.

Prejšnje študije so pokazale fermentacijo kožnih probiotikov za indukcijo proizvodnje SCFA v prisotnosti spojin kot vira ogljika26. Da bi raziskali, ali lahko C. acnes fermentira PF68, smo C. acnes inkubirali s PF68 v mediju TSB 1 dan s fenol rdečim kot indikatorjem za spremljanje bakterijske fermentacije. V mediju TSB, inkubiranem samo z bakterijami, se je fenol rdeče spremenilo iz rdeče v oranžno zaradi razmnoževanja bakterij, medtem ko se je v mediju TSB, ki je vseboval bakterije in PF68, barva fenolno rdeče spremenila v bledo rumeno z znižanjem pH, kar kaže na uporabo PF68 kot vir ogljika za fermentacijo (slika 1A). Poleg tega je OD560 fenol rdečega pokazal znatno zmanjšanje pH vrednosti v mediju TSB, ki vsebuje bakterije in PF68 (slika 1B), v primerjavi z bakterijami ali samim PF68. SCFA, vsebovane v fermentu C. acnes, gojenem s PF68, so bile identificirane z analizo GC-MS (slika 1C) in ugotovljeno je bilo, da so kisline AA, PA, BA in I-BA, pri čemer ima PA11 najvišjo koncentracijo (slika 1D). ).

Slika 1. Bakterijsko fermentacijo s polimerom je spremljalo znižanje znotrajceličnega pH.

In vitro učinek PA na proizvodnjo melanina prek PA-FFAR2.

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>dvakratno zmanjšanje proizvodnje melanina v primerjavi z AA (slika 2C). SCFA, tako kot PA in AA, uravnavajo svoje funkcije prek interakcije s FFAR2 in FFAR3, pri čemer je PA med najmočnejšimi SCFA za oba ta receptorja33. Če upoštevamo regulacijo PA prek njegove interakcije s FFAR2, bi lahko bilo blokiranje signalizacije tega receptorja z uporabo selektivnega inhibitorja koristen pristop k ocenjevanju vloge PA pri regulaciji melanogeneze. Aktivnost celične tirozinaze je bila nespremenjena z blokiranjem FFAR2 z uporabo selektivnega antagonista FFAR2 GLPG pred zdravljenjem s PA in se je zmanjšala brez GLPG v nasprotju s kontrolno skupino (slika 2D). Ti rezultati so pokazali učinkovito vlogo PA-FFAR2 pri zmanjšanju vsebnosti melanina z zaviranjem aktivnosti tirozinaze kinaze v celicah melanoma z nespremenjeno celično proliferacijo.

Slika 2. Učinki izražanja gena za tirozinazo in celične proliferacije v celicah melanoma po zdravljenju s PA.

Mešanica C. acnes in PF68 je zavirala delujoče melanocite, ki jih povzroča UVB, v mišjih ušesih.

Pokazalo se je, da lokalna uporaba fermentiranih izvlečkov ali maščobnih kislin zmanjša hiperpigmentacijo kože, ki jo povzroči UV z uravnavanjem razgradnje tirozinaze34,35. Prejšnje študije so pokazale, da je melanogeneza po izpostavljenosti UV-sevanju posledica aktivacije delujočih melanocitov v povrhnjici ali dermisu36. Ko smo ugotovili, da lahko PA kot glavna SCFA iz C. acnes fermentacije PF68 učinkovito zmanjša proizvodnjo melanina in vitro, smo nato preučili učinek C. acnes in PF68 nanjo in vivo. Ušesa miši ICR so bile vsak drugi dan 3 dni izpostavljene UVB sočasno z injiciranjem C. acnes in PF68. Injiciranje s PBS ali C. acnes ali samo PF68 je bilo vključeno kot kontrole. Epidermalno in bazalno plast smo odluščili s kožnega tkiva v mišjem ušesu in melanocite obarvali z L-DOPA. Po izpostavljenosti UVB se je število melanocitov znatno povečalo, brez sprememb po injiciranju samo s C. acnes ali PF68. Vendar pa je bilo ugotovljeno znatno zmanjšanje števila DOPA-pozitivnih melanocitov v skupinah, izpostavljenih UVB, po zdravljenju z mešanico C. acnes in PF68 (slika 3A).

Slika 3. Indukcija melanocitov z UVB in inhibicija z različnimi zdravljenji.

Izboljšanje delovanja melanocita, ki ga povzroči UVB, v mišjem ušesu s PA, metabolitom fermentacije C. acnes.

Ocenjen je bil učinek neposrednega nanosa PA na UV-inducirano melanogenezo. UV-inducirana hiperpigmentacija in ekspresija tirozinaze v koži mišjega ušesa v kontrolni skupini sta se znatno zmanjšala po 3-dnevni lokalni uporabi PA (slika 3B). Tus, PA, metabolit iz fermentacije PF68 C. acnes zavira delujočo proizvodnjo melanocitov s sintezo melanina, ki jo povzroči UVB. Izražanje tirozinaze se je opazno zmanjšalo v celicah, obdelanih s PA, v primerjavi s kontrolo (slika 3C).

PA zavira delujoče melanocite, ki jih povzroči UVB, preko FFAR2 in vivo.

Da bi ugotovili, ali je do zmanjšanja eksogene melanogeneze prišlo prek interakcije PA z njegovim sorodnim receptorjem, je bil FFAR2 podrt v kožnih melanocitih mišjega ušesa, čemur je sledila izpostavljenost UVB in zdravljenje s PA. UVB-inducirano povečanje proliferacije melanocitov in aktivnost tirozinaze je bilo znatno zmanjšano v epidermisu mišjega ušesa, ki je bil injiciran z NC siRNA po nanosu PA (sl. 4A, B). Vendar pa število melanocitov in aktivnost tirozinaze ostane nespremenjena tudi po nanosu PA v povrhnjico mišjega ušesa, obsevano z UVB, ki je bila podrta s FFAR2. Potrdili smo izpad gena FFAR2 z merjenjem ravni ekspresije proteina FFAR2 z Western blot analizo (slika 4C). Tus, PA moti melanogenezo z zaviranjem aktivnosti tirozinaze, pri kateri ima PA-FFAR2 potencialno vlogo pri proizvodnji melanina.

izvleček cistanche tubolosa

Diskusija

Melanin, kritični dejavnik obrambe kože pred UV-sevanjem, se sintetizira v melanosomih melanocitov, prenese na sosednje keratinocite preko dendritičnih konic in se na koncu porazdeli po kožni povrhnjici37. Presnovki fermentacije bakterij se vse pogosteje uporabljajo v terapiji kože zaradi njihovega ugodnega učinka na kožna vnetja in infekcijske bolezni, ki jih povzroča UV3. V tej študiji smo dokazali, da je PA, glavni presnovek iz fermentacije PF68 C. acnes, zmanjšal z UVB povzročene ravni delujočih melanocitov z zaviranjem aktivnosti tirozinaze in vitro in in vivo preko FFAR2.

Prejšnje študije so pokazale inhibicijo melanogeneze z inhibicijo tirozinaze s fermentacijskimi presnovki iz probiotičnih LA in bakterij Lactobacillus24,38,39. Poleg tega je bil polimer na osnovi PEG z visoko molekulsko maso (~20,000) popolnoma razgrajen s fermentacijo s strani gram-negativnih bakterij, ki proizvajajo acetat in propionat40. V tej študiji je bil PA (~4 mM) najpogostejši SCFA v filtratu iz PF68 fermentacije C. acnes in je zmanjšal vsebnost melanina v melanocitih učinkoviteje kot AA. Poleg tega je zdravljenje s 4 mM PA znatno zaviralo aktivnost celične tirozinaze v melanocitih, kar dokazuje, da je do inhibicije melanogeneze s PA prišlo z zmanjšanjem izražanja gena za tirozinazo. Ljudje imamo enako število melanocitov, kar pa ni razlog za pigmentacijo kože, temveč za aktivacijo delujočih melanocitov z UV-sevanjem36,41. Tukaj zdravljenje s 4 mM PA ni spremenilo proliferacije melanocitov, kar kaže, da je to učinkovita možnost zdravljenja, ki ne povzroča poškodb celic. Zmanjšano število melanocitov in aktivnost tirozinaze so opazili tudi v kožnem tkivu mišjih ušes, ki so jim vbrizgali mešanico C. acnes in PF68, kar dokazuje, da je zaviranje melanogeneze verjetno posredovano s fermentacijskimi presnovki iz fermentacije C. acnes z uporabo PF68 kot ogljika vir. Poleg tega je naša študija potrdila PA kot odlično protimikrobno sredstvo brez sprememb v rasti matične bakterije C. acnes, kar kaže na PA kot močan presnovek, ki ne poruši ravnovesja mikrobioma kože11.

Proizvodnja melanina sproži in uravnava več signalnih sistemov, pri čemer tirozinaza katalizira pretvorbo tirozina v DOPA in v dopakinon, kar vodi do tvorbe melanocitnih pigmentov 42, 43. V večini primerov reagenti za posvetlitev kože delujejo na različnih ravneh proizvodnje melanina prek FFAR2, da vplivajo na aktivnost tirozinaze ali neposredno ciljajo na tirozinazo, da zavirajo melanogenezo v koži 44–46. SCFA, kot sta PA in AA, izvajajo svoje učinke z vezavo na svoje selektivne sorodne receptorje, kot sta FFAR2 ali FFAR3, pri čemer je PA med najmočnejšimi SCFA za oba receptorja47. GLPG, selektivni antagonist FFAR2, in utišanje gena FFAR2, posredovano s siRNA, za podporo blokiranju FFAR23,48. V trenutni študiji se povečano število melanocitov in ekspresija gena za tirozinazo v kožnem tkivu mišjih ušes nista spremenila kot odziv na sevanje UVB niti po aplikaciji PA na knockdown FFAR2 pri miših (slika 4A). Poleg tega se je izražanje gena za tirozinazo zmanjšalo po zdravljenju s PA in vitro, vendar pa je blokiranje gena FFAR2 z GLPG, selektivnim antagonistom FFAR2, izboljšalo učinek PA na zmanjšanje izražanja gena za tirozinazo. Po blokiranju FFAR2 izguba FFAR2 povzroči povečano izražanje aktivnosti tirozinaze po zdravljenju s PA. Čeprav imata PA in AA, fermentacijski presnovki iz C. acnes, podobno afiniteto za vezavo FFAR220, relativno nižja učinkovitost AA pri zmanjšanju aktivnosti tirozinaze v melanocitih potrjuje terapevtski potencial PA kot postbiotika proti melanogenezi.

Fotografski škodljivi učinki, ki jih povzroča UVR na koži, so pritegnili veliko pozornosti. Izdelki za zaščito pred soncem in proti hiperpigmentaciji se pogosto uporabljajo, vendar so njihova varnost, prodiranje v kožo in terapevtska učinkovitost še vedno vprašljivi49. Čeprav je avobenzon pogosta sestavina krem ​​za sončenje zaradi visoke učinkovitosti proti UV-sevanju, je fotonestabilen in zato ni varen ter so ga odkrili v krvi po kroničnih nanosih50,51. Razvoj učinkovitega beljenja kože z blokiranjem izražanja tirozinaze s fermentacijskimi presnovki iz probiotičnih bakterij ali polimerov kot vira ogljika je učinkovit in naraven način za zatiranje melanogeneze38,39. Ker je uporaba živih probiotikov v kozmetiki strogo regulirana, je spodbujanje njihovih blagodejnih učinkov s fermentacijo metabolitov iz živih probiotičnih bakterij postala izvedljiva uporaba. Poleg tega lahko PF68 kot prebiotik poveča proizvodnjo SCFA iz fermentacije C. acnes in je bil uporabljen za izboljšanje biološke stabilnosti in pomoč različnim terapevtskim sredstvom, kot so mikrosfere, polnjene z 6-merkaptopurinom, pri njihovi interakciji s človeškim telesom52. Poleg tega se lahko PF68 vgradi v celične membrane in prenese v celice ter se uporablja kot stabilen nosilec gela za protimikrobna sredstva, kar poveča površinsko topnost zdravila pri zdravljenju kože 12, 23. Zato je PF68 veljal za varno in učinkovito možnost za razvoj farmacevtskih in kozmetičnih izdelkov. Poleg funkcije PF68 kot iniciatorja fermentacije za povečanje fermentacijske aktivnosti C. acnes ima tudi potencial, da je adjuvans za zmanjšanje učinkovitih odmerkov medicinskih reagentov in izboljšanje topnosti zdravil, ki so slabo topna v vodi.

Na splošno ti rezultati kažejo, da je lahko interakcija PA-FFAR2 osrednji mehanizem učinka probiotikov ali postbiotikov na hiperpigmentacijo, ki jo povzroča UVR. Zdravljenje s PA ni vplivalo na proliferacijo melanocitov. V primerjavi s kemičnimi terapijami so metaboliti probiotikov blažji in naravni53. Čeprav natančen mehanizem, s katerim metaboliti fermentacije PF68 C. acnes zavirajo melanogenezo, ni jasen, dokazi iz te študije kažejo na vpletenost poti SCFAs-FFAR2-tirozinaze. Ti rezultati so koristni za prihodnje klinično zdravljenje motenj pigmentacije in za razvoj kozmetičnih izdelkov, ki povečujejo obseg uporabe izdelkov za beljenje. Nazadnje, raznolikost probiotikov ponuja prilagojeno zdravljenje hiperpigmentacije in razvoj namenskih izdelkov z višjo učinkovitostjo.

koristi ekstrakta cistanche: beljenje kože