DRUHÁ ČASŤ Polysacharid Cistanche Deserticola indukuje melanogenézu v melanocytoch a znižuje oxidačný stres
Mar 07, 2022
Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com
4|DISKUSIA A ZÁVERY
V tejto štúdii sme skúmali úlohu CDP v bunkách HEM a B16F10. Prvýkrát sme našliCistancheže CDP by mohol podporovať melanogenézu v melanocytoch a podporovať pigmentáciu u zebričiek. Následný experiment ukázal, že signálna dráha MAPK bola aktivovaná pri liečbe CDP. Ďalej sme skúmali jeho úlohu pri oxidačnom strese a zistili sme, že CDP môže zmierniť H2O2- indukovanú cytotoxicitu a apoptózu v melanocytoch; medzitým by CDP mohol aktivovať antioxidačnú dráhu NRF2/HO-1 a zachytávať intracelulárne ROS v podmienkach oxidačného stresu.
cistanchejeinhibítor tyrozinázy
Mitogénom aktivovaná proteínkináza je životne dôležitá dráha zapojená doCistanchev regulácii MITF, kľúčového transkripčného faktora, ktorý podporuje expresiu génov súvisiacich s melanogenézou a následne ovplyvňuje syntézu a transport melanínu.26,27 V našej štúdii sa ak- aktivácia ERK, JNK a p38 v melanocytoch významne zvýšila. po liečbe CDP; medzitým boli podľa toho upregulované expresie MITF/p-MITF a MITF-riadených TYR, TRP1, TRP2 a RAB27A. Navrhujeme teda, že CDP môže podporovať melanogenézu prostredníctvom aktivácie dráhy MAPK, ale to, ako CDP aktivuje MAPK, zostávaCistancheneznámy. Podľa nedávnych štúdií je toll-like receptor 4 (TLR4) vysoko exprimovaný v melanocytoch a podieľa sa na melanogenéze.28,29 TLR4 je dôležitý transmembránový proteín, ktorý môže špecificky viazať lipopolysacharid (LPS)30; štúdie uvádzajú, že LPS môže indukovať melanogenézu.29 Je zaujímavé, že niekoľko polysacharidov extrahovaných z rastlín alebo húb údajne aktivovalo TLR a následné signálne dráhy, ako je MAPK a jadrový faktor kappa beta (NF-κB).31,32 Preto máme podozrenie, že CDP môže byť rozpoznávané a viazané TLR, potom aktivuje následnú MAPK signálnu dráhu a podporuje melanogenézu. Okrem toho je známe, že nukleotidové väzbové oligomerizačné receptory podobné doménam (NLR) rozpoznávajú intracelulárne ligandy a riadia aktiváciu signálnych dráh MAPK a NF-κB.33,34 Ako bolo uvedené, polysacharidy extrahované z Ganoderma lucidum a Astragalus môžu vstúpiť do buniek a ovplyvňujú NLR.35,36 Je teda možné, že CDP môže vstúpiť do melanocytov a regulovať signálnu dráhu MAPK prostredníctvom NLR. Na overenie tejto hypotézy sú však potrebné ďalšie štúdie.
Niektoré doterajšie štúdie uvádzajú aplikáciu rastlinných polysacharidov pri melanogenéze na inhibíciu produkcie melanínu.37,38 V tejto štúdii však CDP podporovala melanogenézu v
melanocyty a tento účinok sa ďalej potvrdil po porovnaní s -MSH. CDP je tiež druh polysacharidu extrahovaného z bylín, máme podozrenie, že opačný účinok CDP môže súvisieť so štrukturálnymi rozdielmi medzi CDP a inými polysacharidmi. Polysacharidy vznikajú polymerizáciou monosacharidov, ale sú variabilné v type monosacharidov, zložení monosacharidov, glykozidickej väzbe, štruktúre bočného reťazca a molekulovej hmotnosti39,40; predpokladá sa, že tieto faktory určujú ich biologické funkcie.41 Existujúce štúdie navrhli štruktúru CDP a naznačili, že štruktúra CDP následne ovplyvňuje jej funkciu.42 Na úplné pochopenie CDP a potvrdenie našej hypotézy je teda potrebný ďalší dôkaz.
Melanogenéza je dôležitým ochranným mechanizmom rezistencieCistanchepoškodenie ultrafialovým žiarením a udržiavanie telesnej homeostázy43; zároveň sú melanocyty ľahko vystavené nepriaznivému prostrediu, ako je preťaženie ROS.11 Je známe, že ROS sa podieľajú na podpore melanogenézy, jedným z mechanizmov je aktivácia MAPK.44 Štúdie však tiež odhalili, že tento efekt existuje len v rámci určitého ROS. Zatiaľ čo preťaženie ROS výrazne zhoršuje melanogenézu.45 Vzťah medzi ROS, MAPK a melanogenézou je premenlivý za rôznych podmienok, preto je rovnováha medzi pro- a antioxidačnými systémami samozrejme dôležitá. Pri depigmentačných ochoreniach, ako je vitiligo, nevyvážený antioxidačný systém a nekontrolovateľné preťaženie ROS poškodí melanocyty a zníži životaschopnosť buniek.11,46 V tejto štúdii sme použili rôzne koncentrácie H2O2 na simuláciu preťaženia ROS v bunkách a HEM vykazovali horšiu toleranciu voči H2O2 ako bunky B16F10. Keď boli melanocyty podrobené liečbe H2O2, ich životaschopnosť a miera apoptózy sa zhoršila, ale
fenyletanoid Glykozidyv cistanche môžeprotizápalové
Predúprava CDP by mohla čiastočne zvrátiť trend. V rovnakom čase bola vyčistená ROS. Ako bolo uvedené, aktivácia antioxidačnej dráhy NRF2/ARE je hlavnou metódou zachytávania ROS v kožných bunkách.14 V našich experimentoch boli hladiny proteínov NRF2 a HO-1 v melanocytoch upregulované po liečbe H2O2 bez CDP; to znamená, že H2O2-indukovaný oxidačný stres môže aktivovať dráhu NRF2/HO{10}}, ale nestačí na udržanie redoxnej rovnováhy a na ochranu bunky pred poškodením. Predbežná úprava CDP však zlepšila antioxidačnú dráhu NRF2/HO{12}} a obnovila rovnováhu. Navrhujeme teda, že CDP môže chrániť melanocyty pred poškodením oxidačným stresom prostredníctvom aktivácie antioxidačnej dráhy NRF2/HO-1 a zachytávania ROS.
Zistili sme, že samotná liečba CDP nemá žiadny vplyv na ROS alebo NRF2/HO-1 v melanocytoch. Tento výsledok naznačuje, že CDP môže ovplyvniť redoxnú rovnováhu pri oxidačnom strese, ale nie normálne podmienky. Navyše, antioxidačná dráha NRF2/HO-1 je údajne regulovaná signálnymi dráhami PI3K, NF-κB a MAPK.47,48 V našej štúdii bol CDP schopný aktivovať signálnu dráhu MAPK. Je možné, že CDP môže aktivovať dráhu NRF2/HO-1 prostredníctvom upregulujúcich MAPK. Ako uviedol Slominski, melanocyty sú senzory stresu zapojené do regulačnej siete a ich funkcie sa môžu rýchlo meniť v reakcii na prostredie.49 Navrhujeme, že úloha CDP je ovplyvnená stavom melanocytov, môže podporovať melanogenézu bez ovplyvnenia antioxidantu. systém za normálnych podmienok, ale obnovuje redoxnú rovnováhu v podmienkach oxidačného stresu. Preto môže byť funkcia a prežitie melanocytov zachovaná dvoma rôznymi spôsobmi pomocou CDP. CDP pomáha melanocytom udržiavať homeostázu, ktorá je tiež dôležitou funkciou melanogenézy.50,51
Záverom možno povedať, že CDP môže podporovať melanogenézu melanocytov
prostredníctvom aktivácie signálnej dráhy MAPK. CDP môže zlepšiť prežitie melanocytov prostredníctvom aktivácie antioxidačnej dráhy NRF2/HO{1}} a vychytávania intracelulárnych ROS v podmienkach oxidačného stresu. Naše zistenia sú zmysluplné, pretože ukazujú, že CDP môže podporovať melanogenézu a chrániť melanocyty pred poškodením oxidačným stresom, ktoré je pravdepodobne zodpovedné za dysfunkciu a stratu melanocytov. Zistenia tejto štúdie naznačujú, že CDP by mohol byť novým liekom v liečbe depigmentačných ochorení.
cistanchebieliaci účinok na pokožkuantioxidačné
POĎAKOVANIE
Túto prácu podporila Národná nadácia pre prírodné vedy Číny (č. 81703101), Projekty nových talentov Xiangya Tretej nemocnice Xiangya Central South University (č. JY201623 a č. 20170301), Nadácia prírodných vied v provincii Hunan ( č. 2018JJ3788 a č. 2018JJ3793) a Projekt zdravotníckej komisie Hunan (č. C2019173). Dr. Yibo Hu vykonal hlavnú časť štúdie a napísal rukopis; Profesor Jing Chen a Qinghai Zeng navrhli štúdiu a riadili písanie rukopisu; Profesor Jinhua Huang, Lihua Huang a Hong Xiang poskytli technickú podporu a analyzovali údaje; Dr. Yixiao Li, Ling Jiang, Yujie Ouyang, Yumeng Li, Lun Yang a Xiaojiao Zhao prispeli k časti experimentov.
KONFLIKT ZÁUJMOV
Autori potvrdzujú, že neexistujú žiadne konflikty záujmov.
VYHLÁSENIE O DOSTUPNOSTI ÚDAJOV
Údaje, ktoré podporujú zistenia tejto štúdie, sú k dispozícii od príslušného autora na odôvodnenú žiadosť.
LITERATÚRA
1. Bleuel R, Eberlein B. Terapeutický manažment vitiliga. J Dtsch Dermatol Ges. 2018; 16:1309-1313.
2. Taieb A, Meurant JM. Mali by sme pri liečbe vitiliga uprednostňovať psychologické intervencie? J Eur Acad Dermatol Venereol. 2018; 32:2053-2054.
3. Picardo M, Dell'Anna ML, Ezzedine K, a kol. Vitiligo. Nat Rev Dis Primers. 2015;1:15011.
4. Slominski A, Tobin DJ, Shibahara S, Wortsman J. Pigmentácia melanínu v koži cicavcov a jej hormonálna regulácia. Physiol Rev. 2004;84:1155-1228.
5. Slominski A, Zmijewski MA, Pawelek J. L-tyrozín a L-dihydroxyfenylalanín ako hormónom podobné regulátory funkcií melanocytov. Pigment Cell Melanoma Res. 2012; 25:14-27.
6. Spritz RA. Zdieľané genetické vzťahy, ktoré sú základom generalizovaného vitiliga a autoimunitného ochorenia štítnej žľazy. Štítna žľaza. 2010; 20:745-754.
7. Lin X, Tang LY, Fu WW, Kang KF. Detské vitiligo v Číne: klinické profily a imunologické nálezy v 620 prípadoch. Am J Clin Dermatol. 2011;12:277-281.
8. Boehncke WH, Brembilla NC. Autoreaktívne T-lymfocyty pri zápalových kožných ochoreniach. Front Immunol. 2019;10:1198.
9. Iannella G, Greco A, Didona D, a kol. Vitiligo: Patogenéza, klinické varianty a liečebné prístupy. Autoimmun Rev. 2016;15:335-343.
10. Forrester SJ, Kikuchi DS, Hernandes MS, a kol. Reaktívne formy kyslíka v metabolickej a zápalovej signalizácii. Circ Res. 2018;122:877-902.
11. Denat L, Kadekaro AL, Marrot L, et al. Melanocyty ako podnecovatelia a obete oxidačného stresu. J Invest Dermatol. 2014;134:1512-1518.
12. Qiu L, Song Z, Setaluri V. Oxidačný stres a vitiligo: signálne spojenie Nrf2-ARE. J Invest Dermatol. 2014;134:2074-2076.
13. Hayes JD, Dinková-Kostová AT. Regulačná sieť Nrf2 poskytuje rozhranie medzi redoxným a intermediárnym metabolizmom. Trends Biochem Sci. 2014;39:199-218.
14. Marrot L, Jones C, Perez P, Meunier JR. Význam dráhy Nrf2 v reakcii na (foto)oxidačný stres v melanocytoch a keratinocytoch ľudskej epidermy. Pigment Cell Melanoma Res. 2008; 21:79-88.
15. van Geel N, Speeckaert R, Mollet I, a kol. In vivo model indukcie a terapie vitiliga: dvojito zaslepená, randomizovaná klinická štúdia. Pigment Cell Melanoma Res. 2012; 25:57-65.
16. Nicolaidou E, Antoniou C, Stratigos A, Katsambas AD. Úzkopásmová ultrafialová B fototerapia a 308-nm excimerový laser pri liečbe vitiliga: prehľad. J Am Acad Dermatol. 2009; 60:470-477.
17. Novak Z, Bonis B, Baltas E, et al. Xenónchloridový ultrafialový B laser je účinnejší pri liečbe psoriázy a pri indukcii apoptózy T buniek ako úzkopásmový ultrafialový B. J Photochem Photobiol B Biol. 2002;67:32-38.
18. Xu P, Su S, Tan C, a kol. Účinky vodných extraktov Eclipse herba, prípravku Polygoni multiflora radix a prípravku Rehmanniae radix na melanogenézu a migráciu ľudských melanocytov. J Ethnopharmacol. 2017;195:89-95.
19. Wang T, Zhang X, Xie W.Cistanche deserticolaYC Ma, "Púštny ženšen": recenzia. Am J Chin Med. 2012; 40:1123-1141.
20. Guo Y, Cao L, Zhao Q, a kol. Predbežná charakteristika, antioxidačná a hepatoprotektívna aktivita polysacharidu zCistanche deserticola. Int J Biol Macromol. 2016; 93:678-685.
21. Cai RL, Yang MH, Shi Y, a kol. Protiúnavová aktivita extraktu bohatého na fenyletanoidy zCistanche deserticola. Phytother Res. 2010; 24:313-315.
22. Zhang H, Xiang Z, Duan X a kol. Protinádorové a protizápalové účinky oligosacharidov zCistanche deserticolaextrakt pri poranení miechy. Int J Biol Macromol. 2019;124:360-367.
23. Liu Y, Wang H, Yang M, a kol.Cistanche deserticolapolysacharidy chránia bunky PC12 pred poškodením vyvolaným OGD/RP. Biomed Pharmacother. 2018; 99:671-680.
24. Song D, Cao Z, Liu Z, a kol.Cistanche deserticolapolysacharid zoslabuje osteoklastogenézu a kostnú resorpciu prostredníctvom inhibície signalizácie RANKL a produkcie reaktívnych foriem kyslíka. J Cell Physiol. 2018; 233:9674-9684.
25. Fu C, Chen J, Lu J a kol. Downregulácia TUG1 podporuje melanogenézu a melanogenézu indukovanú UVB žiarením. Exp Dermatol. 2019; 28:730-733.
26. Johannessen CM, Johnson LA, Piccioni F, a kol. Program melanocytovej línie poskytuje rezistenciu voči inhibícii MAP kinázovej dráhy. Príroda. 2013;504:138-142.
27. Vachtenheim J, Borovansky J. "Fyziológia transkripcie" tvorby pigmentu v melanocytoch: ústredná úloha MITF. Exp Dermatol. 2010; 19:617-627.
28. Yu N, Zhang S, Zuo F a kol. Kultivované ľudské melanocyty vyjadrujú funkčné toll-like receptory 2–4, 7 a 9. J Dermatol Sci. 2009;56:113-120.
29. Ahn JH, Park TJ, Jin SH, Kang HY. Ľudské melanocyty exprimujú funkčný Toll-like receptor 4. Exp Dermatol. 2008; 17:412-417.
30. Reed SG, Carter D., Casper C a kol. Koreluje aktivity adjuvantov rodiny GLA. Semin Immunol. 2018; 39:22-29.
31. Guo MZ, Meng M, Feng CC, a kol. Nový polysacharid získaný z Craterellus cornucopioides zvyšuje imunomodulačnú aktivitu v modeloch imunosupresívnych myší prostredníctvom regulácie dráhy TLR4-NF-kappaB. Funkcia jedla. 2019; 10(8):4792-4801.
32. Wei W, Xiao HT, Bao WR a kol. TLR-4 môže sprostredkovať signálne dráhy Astragalus polysacharidom RAP indukovanej cytokínovej expresie buniek RAW264.7. J Ethnopharmacol. 2016;179:243-252.
33. Chen H, Yang D, Han F, a kol. Bakteriálny T6SS efektor EvpP zabraňuje aktivácii zápalu NLRP3 inhibíciou Ca(2 plus)-dependentnej MAPK-Jnk dráhy. Bunkový hostiteľský mikrób. 2017; 21:47-58.
34. Levy M, Shapiro H, Thaiss CA, Elinav E. NLRP6: mnohostranný imunitný senzor in-Nate. Trends Immunol. 2017; 38:248-260.
35. Chen YS, Chen QZ, Wang ZJ, Hua C. Protizápalové a hepatoprotektívne účinky polysacharidov Ganoderma lucidum proti poškodeniu pečene vyvolanému tetrachlórmetánom u myší Kunming. Farmakológia. 2019;103:143-150.
36. Tian Z, Liu Y, Yang B a kol. Polysacharid Astragalus zmierňuje myšaciu kolitídu prostredníctvom inhibície zápalu NLRP3. Planta Med. 2017; 83:70-77.
37. Jiang L, Huang J, Lu J a kol. Polysacharid Ganoderma lucidum znižuje melanogenézu inhibíciou parakrinných účinkov keratinocytov a fibroblastov prostredníctvom dráhy IL-6/STAT3/FGF2. J Cell Physiol. 2019; 234:22799-22808.
38. Cai ZN, Li W, Mehmood S, a kol. Účinok polysacharidu FMP-1 z Morchella esculenta na melanogenézu v bunkách B16F10 a zebričkách. Funkcia jedla. 2018; 9:5007-5015.
39. Zhang C, Li Z, Zhang CY a kol. Molekulové charakteristiky a bioaktivity polysacharidov z lucerny (Medicago sativa L.). Živiny. 2019;11:1181.
40. Coconi Linares N, Di Falco M, Benoit-Gelber I, a kol. Prítomnosť stopových zložiek významne rozširuje molekulárnu odpoveď Aspergillus niger na guarovú gumu. Nová biotechnológia. 2019; 51:57-66.
41. Ma H, Zhang K, Jiang Q, a kol. Charakterizácia rastlinných polysacharidov z Dendrobium officinale viacnásobnými chromatografickými a hmotnostnými spektrometrickými technikami. J Chromatogr A. 2018;1547:29-36.
42. Dong Q, Yao J, Fang JN, Ding K. Štrukturálna charakterizácia a imunologická aktivita dvoch polysacharidov extrahovateľných studenou vodou zCistanche deserticolaYC Ma. Carbohydr Res. 2007;342:1343-1349.
43. Slominski AT, Zmijewski MA, Plonka PM, et al. Ako sa UV svetlo dotýka mozgu a endokrinného systému cez kožu a prečo. Endokrinológia. 2018;159:1992-2007.
44. Schalke S. Nové údaje o poruchách hyperpigmentácie. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2017;31 (dodatok 5):18-21.
45. Glassman SJ. Vitiligo, reaktívne formy kyslíka a T-bunky. Clin Sci. 2011;120:99-120.
46. Ristow M. Odhaľovanie pravdy o antioxidantoch: mitohorméza vysvetľuje zdravotné prínosy vyvolané ROS. Nat Med. 2014; 20:709-711.
47. Balogun E, Hoque M, Gong P a kol. Kurkumín aktivuje gén hem oxygenázy-1 prostredníctvom regulácie Nrf2 a prvku reagujúceho na antioxidanty. Biochem J. 2003;371:887-895.
48. Paine A, Eiz-Vesper B, Blasczyk R, Immenschuh S. Signaling to heme oxygenase-1 a jej protizápalový terapeutický potenciál. Biochem Pharmacol. 2010; 80:1895-1903.
49. Slominski A, Paus R, Schadendorf D. Melanocyty ako "senzorické" a regulačné bunky v epidermis. J Theor Biol. 1993; 164:103-120.
50. Slominski RM, Zmijewski MA, Slominski AT. Úloha melanínového pigmentu pri melanóme. Exp Dermatol. 2015; 24:258-259.
51. Slominski A, Kim TK, Brozyna AA, a kol. Úloha melanogenézy pri regulácii správania melanómu: melanogenéza vedie k stimulácii expresie HIF-1alfa a sprievodných dráh závislých od HIF. Arch Biochem Biophys. 2014;563:79-93.
