Swertiajaponin zavira pigmentacijo kože z dvojnimi mehanizmi za zatiranje tirozinaze 1. del

POVZETEK

Številne spojine za beljenje kože ciljajo na tirozinazo, ker katalizira dva koraka, ki omejujeta hitrost v sintezi melanina. Čeprav je trenutno na voljo veliko zaviralcev tirozinaze za namene beljenja kože, poročajo tudi o neželenih stranskih učinkih. Zato so bila vložena številna prizadevanja za razvoj varnejših inhibitorjev tirozinaze iz naravnih proizvodov. V skladu s tem smo testirali petdeset flavonoidov, skupino naravno prisotnih antioksidantov in kelatorjev kovin, ter pregledali swertiajaponin kot najmočnejšega inhibitorja tirozinaze v poskusih brez celic. Swertiajaponin ni pokazal citotoksičnosti v celicah B16F10, HaCat in Hs27 in je pokazal močno antioksidativno delovanje v poskusih z uporabo brezceličnega sistema in celic B16F10. Izrazito je zaviral kopičenje melanina, ki ga povzroča MSH ali UVB, v celicah B16F10 in zavira pigmentacijo kože v modelu človeške kože. Kot temeljni mehanizmi sta analizi grafov in silico in Lineweaver-Burk pokazali, da se lahko swertiajaponin neposredno veže na aktivnost tirozinaze in jo zavira z tvorbo večkratnih vodikovih vezi in hidrofobnih interakcij z veznim žepom tirozinaze. Poleg tega so rezultati Western blottinga pokazali, da je swertiajaponin zaviral signalizacijo MAPK/MITF, posredovano z oksidativnim stresom, kar je povzročilo znižanje ravni proteina tirozinaze. Swertiajaponin skupaj zavira kopičenje melanina z zaviranjem aktivnosti in ravni izražanja beljakovin tirozinaze. Tako bi bil nov dodatek za belilno kozmetiko.

Ključne besede

swertiajaponin; melanogeneza; pigmentacija; človeška koža; tirozinaza

UVOD

Koža je glavno mesto, kjer se kopičijo pigmenti melanina. Sinteza in kopičenje melanina se pojavita kot zaščitni mehanizem pred ultravijoličnim (UV) sevanjem. Tako imajo ljudje s črno kožo manjše tveganje za kožnega raka kot tisti s bledo kožo, ker so zaščiteni pred mutagenimi učinki UV [1]. Vendar pa je nenadzorovana melanogeneza tesno povezana z motnjami pigmentacije, vključno z melizmom, pegami in senilnimi lentigini [2]. Poleg tega nenormalne spremembe barve kože povzročajo neugodne kozmetične težave in sčasoma poslabšajo kakovost življenja. Tako je preprečevanje nenormalne melanogeneze pritegnilo veliko pozornosti pri razvoju kozmetike za beljenje kože [3–5].

Melanocit je glavna vrsta celice, ki sintetizira melanin v povrhnjici kože. Po sintezi melanociti prenašajo melanin v keratinocite skozi dendrite, kar vodi do pigmentacije kože. Melanin se lahko sintetizira iz L-tirozina s procesi hidroksilacije in oksidacije, pri katerih ima multifunkcionalna tirozinaza, ki vsebuje baker, ključno vlogo pri sintezi melanina. Tirozinaza katalizira dve stopnji, ki omejujeta hitrost v sintezi melanina; mikofenolatno hidroksilacijo L-tirozina v 3,4-dihidroksi-L-fenilalanin (L-DOPA) in oksidacijo L-DOPA v DOPA kinin [6, 7]. V skladu s tem je zaviranje tirozinaze dobra strategija za posvetlitev kože, vendar sta citotoksičnost in pomanjkanje stabilnosti omejila uporabo različnih zaviralcev tirozinaze na področju medicinskih izdelkov in kozmetike. Zato so bila vložena nenehna prizadevanja, da bi našli varnejše inhibitorje tirozinaze z večjo stabilnostjo in selektivnostjo iz naravnih virov.

Da bi našli spojine za boljše in varnejše učinke beljenja kože, smo testirali petdeset naravno razpoložljivih flavonoidov glede njihovih zaviralnih učinkov na tirozinazo in swertiajaponin pregledali kot najmočnejšega zaviralca tirozinaze. Nadalje smo raziskali njegov učinek na pigmentacijo kože z uporabo modelov celic in človeške kože z različnimi biološkimi testi in analizo in silico.

Cistanche je navadna rastlina, ki je znana kot "čudežna rastlina, ki podaljšuje življenje". Njegova glavna sestavina je cistanozid, ki ima različne učinke, kot so antioksidativni, protivnetni in spodbujanje imunske funkcije. Mehanizem med cistanho in beljenjem kože je v antioksidativnem učinku cistanche glikozidov.

Kliknite Cistanche za izboljšanje beljenja kože

Vprašaj za več:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Melanin v človeški koži nastane z oksidacijo tirozina, ki jo katalizira tirozinaza, oksidacijska reakcija pa zahteva sodelovanje kisika, zato radikali brez kisika v telesu postanejo pomemben dejavnik, ki vpliva na proizvodnjo melanina. Cistanche vsebuje cistanozid, ki je antioksidant in lahko zmanjša nastajanje prostih radikalov v telesu ter tako zavira nastajanje melanina.

Poleg tega ima cistanche tudi funkcijo spodbujanja proizvodnje kolagena, ki lahko poveča elastičnost in sijaj kože ter pomaga obnoviti poškodovane kožne celice.

Cistanche Phenylethanol Glycosides imajo pomemben zaviralni učinek na aktivnost tirozinaze, učinek na tirozinazo pa je kompetitivno in reverzibilno zaviranje, kar lahko zagotovi znanstveno podlago za razvoj in uporabo belilnih sestavin v Cistancheju.

Zato ima cistanča ključno vlogo pri beljenju kože. Lahko zavira proizvodnjo melanina, da zmanjša razbarvanje in otopelost; in spodbuja proizvodnjo kolagena za izboljšanje elastičnosti in sijaja kože. Zaradi splošnega priznanja teh učinkov cistanche so številni izdelki za beljenje kože začeli vsebovati zeliščne sestavine, kot je cistanche, da bi zadovoljili povpraševanje potrošnikov, s čimer se je povečala komercialna vrednost cistanche v izdelkih za beljenje kože.

Če povzamemo, je vloga cistanche pri beljenju kože ključna. Njegov antioksidativni učinek in učinek na proizvodnjo kolagena lahko zmanjšata razbarvanje in otopelost, izboljšata elastičnost in lesk kože ter tako dosežeta učinek beljenja. Poleg tega široka uporaba Cistanche v izdelkih za beljenje kože dokazuje, da njene vloge pri komercialni vrednosti ni mogoče podcenjevati.

REZULTATI IN RAZPRAVA

Swertiajaponin je najmočnejši zaviralec tirozinaze med petdesetimi flavonoidi

Od različnih naravnih spojin je znano, da flavonoidi, skupina naravno prisotnih antioksidantov in kelatorjev kovin, zavirajo aktivnost tirozinaze zaradi svoje sposobnosti tvorbe bakrovih flavonoidnih kompleksov [8, 9]. Uporabili smo petdeset flavonoidov, ki so bili komercialno dostopni, da bi preizkusili, ali imajo inhibitorno aktivnost proti gobji tirozinazi. Kojična kislina, dobro znan zaviralec tirozinaze, je bila uporabljena kot pozitivna kontrola za odkrivanje boljših zaviralcev tirozinaze (slika 1A-1B). Posledično je vzorec številka 40 (swertiajaponin) (slika 1C) pokazal najmočnejšo zaviralno aktivnost proti tirozinazi kot aktivnost drugih flavonoidov (slika 1A-1B in dopolnilna slika 1). Ko je bila inhibitorna aktivnost dodatno raziskana s poskusom, odvisnim od koncentracije, je bila vrednost IC50 kojične kisline 41,26 μM in vrednosti swertiajaponina 43,47 μM (slika 1D), kar kaže, da je zaviranje aktivnosti tirozinaze swertiajaponina primerljivo z inhibicijo aktivnosti na osnovi kojične kisline. na poskusih v epruveti.

Swertiajaponin in vitro ne kaže citotoksičnosti

Swertiajaponin spada v družino flavonoidnih C-glikozidov. Vsebuje del ogljikovih hidratov, ki je C-glikozidno povezan z enim od flavonoidnih ogrodij (slika 1C). Poročali so, da je spojina, ki jo najdemo v celi rastlini Swertia japonica [10]. Čeprav so nekatere študije poročale, da se Swertia japonica klinično uporablja kot zdravilo za gastrointestinalne simptome na Japonskem [11], je na voljo le malo študij o bioloških funkcijah swertiajaponina. Tako smo nadalje preučili njegove učinke na melanogenezo. Ker je citotoksičnost glavna težava sintetičnih zaviralcev tirozinaze, smo testirali, ali je swertiajaponin pokazal celično toksičnost z uporabo več celičnih linij, vključno s HaCat (človeški keratinocit), B16F10 (mišji melanom) in Hs27 (človeški fibroblast). Swertiajaponin v teh celičnih linijah ni pokazal citotoksičnosti (slika 2A-2C).

Swertiajaponin zavira melanogenezo v celicah B16F10

Proučevali smo njegov učinek na melanogenezo z uporabo celic B16F10, predhodno obdelanih s kojično kislino ali swertiajaponinom, čemur je sledila izpostavljenost UVB ali MSH, najmočnejšim melanogenim induktorjem. Kot je bilo pričakovano, je izpostavljenost UVB ali MSH opazno povečala ravni melanina v celicah B16F10 (slika 2D-2F), zdravljenje s swertiajaponinom pa je zmanjšalo vsebnost celičnega melanina na način, odvisen od odmerka po izpostavljenosti UVB ali MSH (slika 2D{{10). }}F). V študijah celic se zdi, da je antimelanogeni učinek swertiajaponina močnejši od učinka kojične kisline (slika 2E- 2F). Podobno je bila barva celičnih peletov, predhodno obdelanih s swertiajaponinom pred zdravljenjem z MSH, svetlejša v primerjavi s celicami, obdelanimi z MSH ​​(slika 2D), kar kaže, da swertiajaponin zavira melanogenezo, povzročeno z UVB ali MSH.

Swertiajaponin zavira melanogenezo v modelu človeške kože

Da bi potrdili, da swertiajaponin zavira pigmentacijo kože pri ljudeh, smo vzgojili sposobno, tridimenzionalno, rekonstituirano človeško povrhnjico, sestavljeno iz človeških melanocitov in keratinocitov, za katere je znano, da so sčasoma podvrženi spontani melanogenezi [12]. Model človeške kože smo predhodno obdelali s swertiajaponinom 1 uro in ga gojili v vzdrževalnem mediju 5 dni. V primerjavi s 1. dnem je bil model človeške kože 5. dan zatemnjen in zdravljenje s swertiajaponinom je to preprečilo na način, odvisen od koncentracije (slika 3A-3B). Podobno je Fontana-Massonovo barvanje pokazalo, da je swertiajaponin izrazito zmanjšal raven melanina v povrhnjici (slika 2C), kar kaže na to, da swertiajaponin zmanjša pigmentacijo vmodel človeške kože.

Swertiajaponin se lahko veže na tirozinazo in jo inaktivira

Nato smo raziskali mehanizme, na katerih temeljijo antimelanogeni učinki swertiajaponina, z uporabo celic B16F10. Ker je swertiajaponin zaviral aktivnost tirozinaze v brezceličnih poskusih z gobjo tirozinazo (slika 1B), smo domnevali, da se neposredno veže na tirozinazo in jo deaktivira. Da bi to preizkusili, je bila izvedena simulacija priklopa protein-ligand za napovedovanje afinitete vezave z uporabo AutoDock Vina. Predvidena vezavna afiniteta med tirozinazo in kojično kislino je bila -5,4 kcal/mol, afiniteta med tirozinazo in swertiajaponinom pa je bila -6,3 kcal/mol (sliki 4A in 4C), kar kaže, da se lahko swertiajaponin veže do tirozinaze z močnejšo afiniteto kot kojična kislina. Za nadaljnjo preiskavo načina vezave med spojinami in tirozinazo je bila farmakoforska analiza izvedena s programsko opremo LigandScout 3.1. Medtem ko se kojična kislina lahko veže na tirozinazo predvsem preko vodikovih vezi z ostankom tirozinaze ASN260 ali GLU256 (slika 4B), swertiajaponin tvori več vodikovih vezi z ostanki tirozinaze HIS85, ASN81, ASN260, HIS244 in ARG268 ter hidrofobnimi interakcijami z MET257, VAL248 , in PHE264 ostanek tirozinaze (slika 4D), kar verjetno pojasnjuje večjo afiniteto vezave swertiajaponina na tirozinazo.

Ker je bilo vnaprej določeno vezavno mesto tirozina uporabljeno kot priklopni žep v simulaciji priklopa protein-ligand [3], je verjetno, da se lahko swertiajaponin konkurenčno veže na tirozinazo s tirozinom. Da bi to preverili, je bila izvedena analiza Lineweaver-Burk. Ko se je koncentracija swertiajaponina zvišala, so se povečale tudi vrednosti Km, medtem ko so bile vrednosti Vmax konsistentne (slika 4E-4F), kar kaže, da je swertiajaponin konkurenčni zaviralec tirozinaze.

Swertiajaponin je antioksidant, ki zavira signalizacijo MITF/tirozinaze, ki jo povzroči UVB

Čeprav je vrednost IC50 swertiajaponina podobna vrednosti kojične kisline v brezceličnem poskusu, je dejanska inhibicija melanogeneze večja v celicah, zdravljenih s swertiajaponinom, kot v celicah, obdelanih s kojično kislino, kar kaže, da neposredna vezava na tirozinazo morda ni edini mehanizem, na katerem temelji swertiajponin posredovana inhibicija melanogeneze. Dobro je dokumentirano, da so biološke funkcije flavonoidov povezane z njihovimi antioksidativnimi učinki [13]. Zato smo preučevali, ali swertiajaponin uravnava oksidativni stres z brezceličnimi reaktivnimi kisikovimi (ROS) in peroksinitritnimi (ONOO-) testi čiščenja. Swertiajaponin je pokazal močno aktivnost odstranjevanja ROS in ONOO, primerljivo s Troloxom in penicilaminom, dobro znanima zaviralcema ROS oziroma ONOO (slika 5A-5B). Nadalje smo testirali, ali se je antioksidativna aktivnost swertiajaponina pokazala tudi v celicah B16F10 po izpostavljenosti UVB. Izpostavljenost UVB je znatno povečala proizvodnjo ROS in ONOO-, medtem ko ju je swertiajaponin zmanjšal na način, ki je odvisen od koncentracije, kar nakazuje, da je swertiajaponin antioksidant (slika 5C-5D).

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501