Kyselina propiónová produkovaná Cutibacterium Acnes Fermentácia zlepšuje syntézu melanínu

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

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

Ultrafialové ožarovanie vyvoláva hromadenie melanínu, ktoré možno znížiť použitím chemických bieliacich prípravkov. S tým spojené obavy o bezpečnosť takýchto produktov však podnietili hľadanie prírodných a neškodných alternatív. Cieľom tejto štúdie bolo identifikovať prírodnú kyslú formuláciu na zníženie pigmentácie kože. Metabolit kyselina propiónová (CH3CH2COOH, PA) bola najhojnejšia mastná kyselina vo filtráte z Pluronic F68 (PF68) fermentácie Cutibacterium acnes (C. acnes) a redukovala DOPA-pozitívne melanocyty tým, že významne inhibovala aktivitu bunkovej tyrozinázy prostredníctvom väzby na receptor voľných mastných kyselín 2 (FFAR2). Okrem toho ošetrenie 4 mM PA nezmenilo proliferáciu melanocytov, čo naznačuje, že ide o účinné riešenie pre hyperpigmentáciu, ktoré nespôsobuje žiadne poškodenie buniek. Znížené DOPA-pozitívne melanocyty a aktivita tyrozinázy sa pozorovali aj v kožnom tkanive ucha myší, ktorým bola injikovaná zmes C. acnes a PF68, čo podporuje, že inhibícia melanogenézy je pravdepodobne sprostredkovaná fermentačnými metabolitmi z C. acnesfermentácie s použitím PF68 ako zdroj uhlíka. Okrem toho PA neovplyvnila rast svojich rodičovských baktérií C. acnes, je teda silným fermentačným metabolitom, ktorý nenarúša rovnováhu kožného mikrobiómu.

Koža funguje ako rozhranie medzi ľudským telom a vonkajším prostredím, ktoré poskytuje ochranu proti patogénom, fyzickému a ultrafialovému poškodeniu1. Ak je ľudská pokožka nadmerne vystavená ultrafialovému žiareniu (UVR), ktoré ovplyvňuje funkciu a prežitie mnohých typov buniek, vyvoláva zápal kože, ktorý môže viesť k rakovine2,3. Poškodenie DNA vyvolané UV žiarením aktivuje bunkové opravné signály na produkciu melanínu v melanocytoch, čo vedie k pigmentácii kože4,5. Zdravý povrch ľudskej kože je kolonizovaný rôznorodým prostredím mikroorganizmov, z ktorých mnohé sú neškodné ako komenzály alebo oportúnne patogény6,7. Probiotiká sú bežnými príkladmi bakterioterapie s potenciálom fotoprotekcie tým, že spomaľujú príznaky starnutia pokožky a zmierňujú účinky zápalu kože spôsobeného UV žiarením3,8,9. Napríklad probiotické baktérie mliečneho kvasenia výrazne bránia zápalovým, alergickým reakciám a imunosupresii kože vyvolaným UV žiarením10. Okrem toho schopnosť Cutibacterium acnes (C. acnes), prevládajúcej baktérie v kožnom mikrobióme, produkovať porfyrín v reakcii na UVR, z neho robí hlavný biomarker vzhľadom na jeho úlohu pri ochrane a prevencii nerovnováhy2,11,12, preto je praktického záujmu 13. Štúdie ukázali, že fermentačný filtrát (GFF) redukoval melanín v ľudských melanómových bunkách, čím sa znížila pigmentácia kože14. Voľné mastné kyseliny (FFA) majú pozoruhodné regulačné účinky na melanogenézu a potlačenú aktivitu tyrozinázy v kultivovaných bunkách myšacieho melanómu B16F1015. Väčšina možností liečby hyperpigmentácie blokuje premenu tyrozínu na melanín, pričom pôsobí ako inhibítor tyrozinázy, kľúčový regulačný enzým potrebný na biosyntézu melanínu16. Rozsiahle používanie látok na bielenie pokožky, ako sú fenolové zlúčeniny a zlúčeniny ortuti, v kozmetických prípravkoch vyvolalo v poslednej dobe vážne obavy o bezpečnosť17. Okrem toho je FFAR2 (tiež známy ako GPR43) prítomný v rôznych tkanivách, ako je kostná dreň, slezina a normálna koža18 a je sľubným cieľom liekov na obezitu, kolitídu a niektoré zápalové reakcie19. FFAR2 je receptor pre mastné kyseliny s krátkym reťazcom (SCFA) s dĺžkou reťazca menšou ako šesť uhlíkov, ako je acetát, butyrát a propionát, najsilnejší agonista pre FFAR220,21. Predtým sme demonštrovali, že in vivo knockdown FFAR2 v myšacej koži blokoval sprostredkovanie UV podráždenia kyselinou maslovou3.

C. acnes is abundant on the human skin surface accounting for>60 percent baktérií2. Okrem toho kyselina propiónová (PA), fermentačný metabolit C. acnes, a jej esterifikované deriváty pôsobia ako potenciálne antimikrobiálne činidlo proti Staphylococcus aureu11,22 a poly(etylénoxidové) povlaky sú sľubnou metódou na predchádzanie infekciám23. Kožné komenzálne probiotické baktérie môžu inhibovať rast USA300 prostredníctvom fermentácie poly(etylénglykol) dimemetakrylátu ako selektívneho iniciátora fermentácie24. PF68, polymér na báze PEG, je stabilný gélový nosič pre antimikrobiálne látky, ktorý zvyšuje povrchovú rozpustnosť liečiva a zvyčajne sa používa pri liečbe infikovaných rán bez akýchkoľvek rozpoznateľných vedľajších účinkov25. V tejto štúdii sme zistili, že PF68 ako zlúčenina odvodená od polyméru je potenciálne bezpečné a účinné činidlo a aplikácia metabolitov z fermentácie PF68 kožným komenzálnym C. acnes by mohla inhibovať hyperpigmentáciu alebo melanogenézu kože vyvolanú UV žiarením.

výhody cistanche tubolosa: inhibuje melanogenézu kože.

Metódy

Etické vyhlásenie.

Táto štúdia bola vykonaná v prísnom súlade so schváleným protokolom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) na National Central University (NCU), Taiwan (NCU-106-016) a v súlade s pokynmi Arrive (https://arriveguidelines .org/). Myši Institute Cancer Research (ICR) (8-9 týždňov staré samice; National Laboratory Animal Center, Taipei, Taiwan) boli usmrtené pomocou CO2 v uzavretej krabici. Všetky metódy boli vykonané v súlade s príslušnými smernicami a predpismi

Bakteriálna kultúra.

C. acnes (ATCC 6919) sa kultivovala na vystuženom médiu Clostridium (RCM, Oxford, Hampshire, Anglicko) v anaeróbnych podmienkach s použitím Gas-Pak (BD, Sparks, MD, USA). Baktérie sa kultivovali pri 37 stupňoch až do logaritmickej rastovej fázy. Bakteriálne pelety sa zozbierali centrifugáciou pri 5, 000 x g počas 10 minút, premyli sa fyziologickým roztokom pufrovaným fosfátom (PBS) a potom sa suspendovali v PBS alebo RCM na ďalšie experimenty.

Bakteriálna fermentácia.

C. acnes (105 jednotiek tvoriacich kolónie (CFU)/ml) sa inkubovalo v 10 ml TSB v prítomnosti alebo neprítomnosti 2 percent PF68 (BASF, NY, USA) za anaeróbnych podmienok s použitím Gas-Pak pri 37 stupňoch. PF68 samotný v TSB bol zahrnutý ako kontrola. Te 0,002 percent (w/v) fenolovej červene (Sigma) v TSB slúžilo ako indikátor fermentácie. Zmena farby z červeno-oranžovej na žltú indikovala výskyt bakteriálnej fermentácie, ktorá bola detegovaná optickou hustotou pri 560 nm (OD560).

Analýza plynovou chromatografiou-hmotnostná spektrometria (GC–MS).

C. acnes (105 CFU/ml) sa inkuboval v TSB (10 ml) v prítomnosti 2 percent PF68. Po 1-dni sa fermentované médium centrifugovalo pri 5000 g počas 10 minút a supernatant sa použil na detekciu SCFA pomocou predtým publikovaného protokolu26. Hladiny kyseliny octovej (AA), PA, kyseliny maslovej (BA) a kyseliny izomaslovej (I-BA) vo fermentačnom médiu boli kvantifikované pomocou kalibračnej krivky zostavenej zo šiestich nenulových hladín pomocou testovacieho štandardu FFA ( Restek Corporation, Bellefonte, PA, USA), ktorý je zriedený na 500-, 1,000-, 2,000-, 5,000- a 10,000- zložiť.

Bunková kultúra melanómu B16F10.

Bunkovú líniu melanómu B16F10 láskavo poskytli Dr. Richard Gallo z Kalifornskej univerzity v San Diegu, USA a Dr. Cheng Ching-Yi, Univerzita vedy a techniky Chang Gung, Taiwan. Bunky boli kultivované v Dulbeccovom modifikovanom Eagleovom médiu (DMEM, Life Technologies, Carlsbad, CA, USA) doplnenom 10 percentami fetálneho hovädzieho séra (FBS, Life Technologies) a 1 percentom penicilínu-streptomycínu (Life Technologies) pri 37 stupňoch a 5 percentách CO2. Bunky sa nechali rásť až do 70 až 80 percent konfluencie a potom sa subkultivovali s kyselinou trypsín-etyléndiamíntetraoctovou (EDTA, Life Technologies).

Reverzná transkripčne-kvantitatívna polymerázová reťazová reakcia (RT-qPCR).

RT-qPCR sa použila na štúdium expresie génu tyrozinázy v bunkách melanómu B16F10 ošetrených 4 mM PA počas 48 hodín. Celková bunková RNA sa extrahovala pomocou súpravy Quick-RNA MiniPrep Kit (Zymo Research, CA, USA), nasledovala reverzná transkripcia na cDNA pomocou súpravy na syntézu cDNA iScript (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) a amplifikovala sa pomocou RT-qPCR v systém ABI 7300 (Applied Biosystems, Waltham, MA, USA). Na stanovenie kvantifikácie génovej expresie sa použil porovnávací prah cyklu (AACT). Génová hladina glyceraldehyd 3-fosfátdehydrogenázy (GAPDH) sa použila na normalizáciu génu tyrozínkinázy. Priméry pre tyrozinázu a GAPDH sú 5'-TGACAAAGCCAAAACCCCCA-3′ (dopredu); 5′-TTGTTCAAAAATACTTCCAGTGTGTGT-3′ (späť) a 5′-TGTGTCCGTCGRGGATCTGA-3′ (dopredu); 5′-GATGCCTGCTTCACCACCTT3′(reverzný).

Aktivita bunkovej tyrozinázy po knockdown génu FFAR2.

Bunky melanómu B16F10 boli nasadené v hustote 5 x 104 buniek/jamku na 24-jamkové platne. Ďalej boli bunky ošetrené FFAR2 selektívnym antagonistom GLPG0974 (0,1 uM, GLPG) a PA (4 mM) a inkubované pri 37 stupňoch v 5 percentách CO2 počas 24 hodín. Bunky boli trypsinizované a lyzované pufrom RIPA (Thermo Fisher Scientific, NJ, USA). Lyzované bunky sa zmrazili na -80 stupeň a dvakrát rozmrazili, po čom nasledovala centrifugácia pri 12,{16}} otáčkach za minútu počas 10 minút. Supernatant sa zmiešal s 1 ug/ml Levodopa (L-DOPA, Sigma) v pomere 2:1 na 96-jamkovej doštičke, inkuboval sa pri teplote miestnosti (RT) počas 1 hodiny a OD pri 475 nm bola zistené 27.

na čo sa cistanche používa: znižuje aktivitu tyrozinázy

Označovanie BrdU.

Bunky melanómu B16F10 sa pestovali na 8-jamkových podložných sklíčkach (Thermo Fisher Scientific) v DMEM s 10 percentami FBS, penicilínom a streptomycínom, kým sa nedosiahlo 70 percent konfluencie. Do kultivačného média sa pridal brómdeoxyuridín (10 uM, BrdU, ACROS, New Jersey, USA) spolu so 4 mM PA. BrdU pridaný s PBS v kultivačnom médiu bol zahrnutý ako kontrola. Po 24 hodinách boli bunky fixované 4 percentami perfluór Roxy (PFA, Sigma) a potom permeabilizované 0,2 percentami Triton X-100 (Sigma) počas 10 minút. Ďalej boli bunky ošetrené 2 N HCl pri 37 stupňoch počas 25 minút, neutralizované HCl s 0,1 M borátovým pufrom (pH 8,5) počas 10 minút a blokované blokovacím pufrom pred inkubáciou anti-BrdU protilátky (Abcam, MA, USA) cez noc a somárska anti-kozí Alexa Fluor 568 IgG (H plus L) (Life technologies) ako druhé protilátky počas 1 hodiny pri 4 stupňoch . Jadrá boli kontrastne zafarbené 4,6-diamidino2-fenylindolom (DAPI, Sigma). Obrázky sa získali pomocou softvéru cellSens pripojeného k mikroskopu Olympus BX63.

Modely myší boli vytvorené vystavením UV svetlu.

Modely myší boli nápomocné pri zlepšovaní chápania mnohých úloh UVR28. UVR zvyšuje DOPA-pozitívne melanocyty v koži, konkrétne v mieste expozície29. Protokol na liečbu injekciou C. acnes do uší myší bol opísaný v našej predchádzajúcej štúdii3 (tento odkaz nehovorí o injekcii C. acnes). Do uší myší ICR bola intradermálne injikovaná C. acnes (107 CFU) s 2 percentami PF68 a bez nich, po čom nasledovala expozícia ultrafialovému žiareniu B (UVB) s vlnovou dĺžkou 312 nm v dávke 200 mg/cm2 pomocou UV lampy (Model EB{ {10}}C, Spectronics Corp., Westbury, NY, USA) na 2 minúty každý deň počas 3 dní. Ako kontrola boli zahrnuté myšie uši s injekciou PBS alebo PF68 s následnou expozíciou UVB. V ďalšej skupine pokusných myší boli uši aplikované 4 mM PA, po čom nasledovala expozícia UV žiareniu, s PBS ako kontrolou.

siRNA-sprostredkované umlčanie génu FFAR2.

Aby sme umlčali gén FFAR2, použili sme chemicky modifikovanú siRNA, ktorá sa zameriava na receptor FFAR2 (FFAR2 siRNA), negatívnu kontrolu siRNA (NC siRNA) a kontrolu bez injekcie (C), ktoré boli získané od GenePharma Co. (Šanghaj, Čína). Ich oligonukleotidové sekvencie sú siFFAR2: sense vlákno, 5'-CCGGUGCAGUACAAGUUAUTT-3′; anti-sense vlákno, 5′-AUAACUUGUACUGCACCGGTT-3′. kontrola: snímacie vlákno, 5′-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT-3′; anti-sense vlákno, 5′-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3′. Tieto chemicky modifikované siRNA boli podávané každý deň počas 3 dní intradermálnou injekciou do uší myší pomocou mikroihly (2 mg/kg hmotnosti myši). Od druhého dňa aplikujte s 2 percentami PA a UV žiarením počas 3 dní. Predbežné ošetrenie na injekciu siRNA myši, ako je opísané v odkaze 30. Desať myšiam boli vyrezané uši a zafarbené na štvrtý deň.

Western blotting.

Uši myší boli injikované chemicky modifikovaným FFAR2 a kontrolnými siRNA, po čom nasledovala aplikácia s 2 percentami PA a UVB expozíciou počas 3 dní. Na tretí deň boli myšiam narezané uši, homogenizované a potom lyzované pufrom RIPA (Thermo Fisher Scientific). Bunkové lyzáty (30 ug) boli vystavené 10-percentnému SDS-PAGE gélu, ktorý bol potom prenesený na poly(vinylidénfluoridovú) (PVDF) membránu (Sigma) a blokovaný 5 % (w/v) odtučneným mliekom pred inkubáciou cez noc s primárne protilátky proti FFAR2 Rabbit PolyAb (Proteintech, Rosemont, IL, USA) pri 4 stupňoch alebo -aktín (1:1,000; Cusabio Technology, Houston, TX, USA). Potom nasledovalo ošetrenie kozou anti-králičou sekundárnou protilátkou konjugovanou s chrenovou peroxidázou (1:5000) (Thermo Fisher Scientific) počas 1 hodiny. Proteínové pásy boli detegované pomocou chemiluminiscenčného detekčného činidla (Thermo Fisher Scientific) a Omega Lum C Imaging System (Gel Co., San Francisco, CA, USA). Proteínové pásy sa uskutočňovali pomocou softvéru ImageJ.

Počítanie melanocytov.

Chrupavky z myši boli manuálne odstránené a kožné tkanivá boli namočené v roztoku tiokyanatanu amónneho (Sigma) pri 37 stupňoch počas 2 0 min. Epidermálna a bazálna vrstva sa odlupovali od zvyšku kožného tkaniva a melanocyty sa zafarbili ponorením do 0,1 M PBS (pH 7,2) s obsahom 0,14 percenta L-DOPA pri teplote miestnosti na 3 hodiny a počet melanocytov v kožných tkanivách bola stanovená mikroskopicky podľa predtým publikovaného protokolu29.

Štatistické analýzy.

Analýza údajov sa uskutočnila nepárovým t-testom s použitím softvéru Prism Te hladiny štatistickej významnosti boli označené nasledovne: *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

Výsledky

C. acnes vyvoláva fermentáciu PF68.

Predchádzajúce štúdie preukázali fermentáciu kožných probiotík na vyvolanie produkcie SCFA v prítomnosti zlúčenín ako zdroja uhlíka26. Aby sa zistilo, či C. acnes môže fermentovať PF68, C. acnes sa inkuboval s PF68 v médiu TSB počas 1 dňa s fenolovou červeňou ako indikátorom na monitorovanie bakteriálnej fermentácie. V médiu TSB inkubovanom so samotnými baktériami sa fenolová červeň zmenila z červenej na oranžovú v dôsledku replikácie baktérií, zatiaľ čo v médiu TSB obsahujúcom baktérie a PF68 sa farba fenolovej červenej zmenila na svetložltú s poklesom pH, čo naznačuje použitie PF68 ako zdroj uhlíka na fermentáciu (obr. 1A). Okrem toho OD560 fenolovej červene vykazovala významný pokles hodnoty pH v médiu TSB obsahujúcom baktérie a PF68 (obr. 1B) v porovnaní s baktériami alebo samotným PF68. Te SCFA obsiahnuté vo fermente C. acnes kultivovanom s PF68 boli identifikované GC–MS analýzou (obr. 1C) a zistilo sa, že ide o kyselinu AA, PA, BA a I-BA, pričom PA11 má najvyššiu koncentráciu (obr. 1D ).

Obrázok 1. Bakteriálna fermentácia s polymérom bola sprevádzaná poklesom intracelulárneho pH.

In vitro účinok PA na produkciu melanínu prostredníctvom 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>dvojnásobné zníženie produkcie melanínu v porovnaní s AA (obr. 2C). SCFA, ako PA a AA, regulujú svoje funkcie prostredníctvom interakcie s FFAR2 a FFAR3, pričom PA patrí medzi najsilnejšie SCFA pre oba tieto receptory33. Vzhľadom na reguláciu PA prostredníctvom jej interakcie s FFAR2 by blokovanie signalizácie tohto receptora pomocou selektívneho inhibítora mohlo byť užitočným prístupom k hodnoteniu úlohy PA pri regulácii melanogenézy. Aktivita bunkovej tyrozinázy sa nezmenila blokovaním FFAR2 použitím FFAR2 selektívneho antagonistu GLPG pred ošetrením PA a znížila sa bez GLPG na rozdiel od kontrolnej skupiny (obr. 2D). Tieto výsledky demonštrovali účinnú úlohu PA-FFAR2 pri zoslabovaní obsahu melanínu inhibíciou tyrozinázovej kinázovej aktivity v melanómových bunkách s nezmenenou bunkovou proliferáciou.

Obrázok 2. Účinky expresie génu tyrozinázy a bunkovej proliferácie v melanómových bunkách po liečbe PA.

Zmes C. acnes a PF68 inhibovala UVB-indukované funkčné melanocyty v ušiach myší.

Ukázalo sa, že lokálna aplikácia fermentačných extraktov alebo mastných kyselín znižuje hyperpigmentáciu kože vyvolanú UV žiarením reguláciou degradácie tyrozinázy34,35. Predchádzajúce štúdie ukázali, že melanogenéza po vystavení UV žiareniu je spôsobená aktiváciou funkčných melanocytov v epidermis alebo dermis36. Po zistení, že PA ako hlavný SCFA z fermentácie PF68 C. acnes by mohla účinne znížiť produkciu melanínu in vitro, sme potom skúmali účinok C. acnes plus PF68 na ňu in vivo. Uši ICR myší boli vystavené UVB každý druhý deň počas 3 dní súbežne s injekciou C. acnes a PF68. Injekcie s PBS alebo C. acnes alebo samotným PF68 boli zahrnuté ako kontroly. Epidermálna a bazálna vrstva boli odlúpnuté z kožného tkaniva v myšom uchu a melanocyty boli zafarbené L-DOPA. Po vystavení UVB žiareniu došlo k významnému zvýšeniu počtu melanocytov, pričom po injekcii samotného C. acnes alebo PF68 nedošlo k žiadnej zmene. Významné zníženie počtu DOPA-pozitívnych melanocytov sa však zistilo v skupinách vystavených UVB žiareniu po liečbe zmesou C. acnes a PF68 (obr. 3A).

Obrázok 3. Indukcia melanocytov pomocou UVB a inhibícia rôznymi spôsobmi liečby.

Zlepšenie funkčného melanocytu indukovaného UVB v myšom uchu pomocou PA, fermentačného metabolitu C. acnes.

Hodnotil sa vplyv priamej aplikácie PA na UV-indukovanú melanogenézu. UV-indukovaná hyperpigmentácia a expresia tyrozinázy v koži myšacieho ucha v kontrolnej skupine bola významne znížená po lokálnej aplikácii PA počas 3 dní (obr. 3B). Tus, PA, metabolit z fermentácie PF68 C. acnes inhibuje fungujúcu produkciu melanocytov so syntézou melanínu indukovanou UVB. Expresia tyrozinázy bola výrazne znížená v bunkách ošetrených PA v porovnaní s kontrolou (obr. 3C).

PA inhibuje funkčné melanocyty indukované UVB prostredníctvom FFAR2 in vivo.

Aby sa určilo, či k zníženiu exogénnej melanogenézy došlo prostredníctvom interakcie PA s jej príbuzným receptorom, FFAR2 sa zrazil v kožných melanocytoch myšieho ucha, po čom nasledovala expozícia UVB a liečba PA. UVB-indukované zvýšenie proliferácie melanocytov a aktivita tyrozinázy bola významne znížená v epiderme myšieho ucha injikovanej NC siRNA po aplikácii PA (obr. 4A, B). Počet melanocytov a aktivita tyrozinázy však zostáva nezmenená aj po aplikácii PA v epiderme myšieho ucha ožiareného UVB žiarením zrazenej FFAR2. Potvrdili sme knockdown génu FFAR2 meraním hladiny expresie proteínu FFAR2 analýzou Western blot (obr. 4C). Tus, PA interferuje s melanogenézou potlačením aktivity tyrozinázy, v ktorej PA-FFAR2 hrá potenciálnu úlohu pri produkcii melanínu.

extrakt z cistanche tubolosa

Diskusia

Melanín, kritický faktor obrany kože proti UV žiareniu, sa syntetizuje v melanozómoch melanocytov, prenáša sa do susedných keratinocytov cez dendritické hroty a nakoniec sa distribuuje v kožnej epiderme37. Metabolity bakteriálnej fermentácie sa čoraz častejšie používajú v kožnej terapii kvôli ich priaznivému účinku na zápaly kože a infekčné poruchy vyvolané UV žiarením3. V tejto štúdii sme preukázali, že PA, hlavný metabolit z fermentácie PF68 C. acnes, znižoval hladiny funkčných melanocytov indukovaných UVB inhibíciou aktivity tyrozinázy in vitro a in vivo prostredníctvom FFAR2.

Predchádzajúce štúdie preukázali inhibíciu melanogenézy prostredníctvom inhibície tyrozinázy fermentačnými metabolitmi z probiotických LA a baktérií Lactobacillus24,38,39. Polymér na báze PEG s vysokou molekulovou hmotnosťou (~20, 000) bol tiež úplne degradovaný fermentáciou gramnegatívnymi baktériami produkujúcimi acetát a propionát40. V tejto štúdii bol PA (~4 mM) najhojnejším SCFA vo filtráte z fermentácie PF68 C. acnes a znižoval obsah melanínu v melanocytoch účinnejšie ako AA. Okrem toho ošetrenie 4 mM PA významne inhibovalo aktivitu bunkovej tyrozinázy v melanocytoch, čo dokazuje, že k inhibícii melanogenézy pomocou PA došlo prostredníctvom zníženia expresie génu tyrozinázy. Ľudia majú rovnaký počet melanocytov, čo nie je dôvodom ovplyvnenia pigmentácie kože, ale aktivácie funkčných melanocytov UV-žiarením36,41. Tu liečba 4 mM PA nezmenila proliferáciu melanocytov, čo naznačuje, že ide o účinnú možnosť liečby, ktorá nespôsobuje žiadne poškodenie buniek. Znížený počet melanocytov a aktivita tyrozinázy boli tiež pozorované v kožnom tkanive myšieho ucha injikovaného zmesou C. acnes a PF68, čo dokazuje, že inhibícia melanogenézy je pravdepodobne sprostredkovaná fermentačnými metabolitmi z fermentácie C. acnes s použitím PF68 ako uhlíka. zdroj. Naša štúdia navyše potvrdila PA ako vynikajúce antimikrobiálne činidlo bez zmien v raste svojich rodičovských baktérií C. acnes, čo ukazuje PA ako silný metabolit, ktorý nenarúša rovnováhu kožného mikrobiómu11.

Produkcia melanínu je iniciovaná a regulovaná niekoľkými signálnymi systémami, pričom tyrozináza katalyzuje premenu tyrozínu na DOPA a na dopachinón, čo vedie k tvorbe melanocytových pigmentov42,43. Vo väčšine prípadov činidlá na zosvetlenie pokožky pôsobia na rôznych úrovniach produkcie melanínu prostredníctvom FFAR2, aby ovplyvnili aktivitu tyrozinázy alebo priamo zacielili na tyrozinázu, aby inhibovali melanogenézu v koži44–46. SCFA, ako je PA a AA, uplatňujú svoje účinky prostredníctvom väzby na svoje selektívne príbuzné receptory, ako je FFAR2 alebo FFAR3, pričom PA patrí medzi najúčinnejšie SCFA pre oba receptory47. GLPG, selektívny antagonista FFAR2, a siRNA-sprostredkované umlčanie génu FFAR2 na podporu blokovania FFAR23,48. V súčasnej štúdii sa zvýšený počet melanocytov a expresia génu tyrozinázy v kožnom tkanive uší myší nezmenili v reakcii na UVB žiarenie ani po aplikácii PA na knockdown FFAR2 u myší (obr. 4A). Okrem toho sa expresia génu tyrozinázy po liečbe PA in vitro znížila, avšak blokovanie génu FFAR2 pomocou GLPG, selektívneho antagonistu FFAR2, zlepšilo účinok PA na zoslabenie expresie génu tyrozinázy. Po blokovaní FFAR2 vedie strata FFAR2 k zvýšenej expresii tyrozinázovej aktivity po liečbe PA. Hoci PA aj AA, fermentačné metabolity z C. acnes, majú podobnú afinitu k väzbe FFAR220, relatívne nižšia účinnosť AA pri zoslabovaní aktivity tyrozinázy v melanocytoch potvrdzuje terapeutický potenciál PA ako postbiotika proti melanogenéze.

Účinky poškodzujúce fotografie spôsobené UV žiarením na koži pritiahli veľkú pozornosť. Výrobky na ochranu pred slnečným žiarením a proti hyperpigmentácii sú široko používané, ale ich bezpečnosť, penetrácia pokožkou a terapeutická účinnosť sú stále otázne49. Hoci je avobenzón bežnou zložkou opaľovacích krémov vďaka svojej vysokej účinnosti proti UV žiareniu, je fotonestabilný, a preto nie je bezpečný, a bol zistený v krvi po chronických aplikáciách50,51. Vývoj účinného bielenia kože prostredníctvom blokovania expresie tyrozinázy fermentačnými metabolitmi z probiotických baktérií alebo polymérov ako zdroja uhlíka je účinný a prirodzený spôsob potlačenia melanogenézy38,39. Keďže používanie živých probiotík v kozmetike je prísne regulované, propagácia ich priaznivých účinkov prostredníctvom fermentačných metabolitov zo živých probiotických baktérií sa stala realizovateľnou aplikáciou. Okrem toho môže PF68 ako prebiotikum zvýšiť produkciu SCFA z fermentácie C. acnes a používa sa na zvýšenie biologickej stability a pomáha rôznym terapeutickým látkam, ako sú mikrosféry s obsahom 6-merkaptopurínu pri ich interakcii s ľudským telom52. Okrem toho môže byť PF68 začlenený do bunkových membrán a translokovaný do buniek a používa sa ako stabilný gélový nosič pre antimikrobiálne činidlá, čím sa zvyšuje povrchová rozpustnosť liečiva pri liečbe kože12,23. Preto sa PF68 považuje za bezpečnú a efektívnu možnosť pre vývoj liečiv a kozmetiky. Okrem funkcie PF68 ako iniciátora fermentácie na zvýšenie fermentačnej aktivity C. acnes má tiež potenciál byť adjuvans na zníženie účinných dávok liečivých činidiel a zlepšenie rozpustnosti liečiv slabo rozpustných vo vode.

Celkovo tieto výsledky ukazujú, že interakcia PA-FFAR2 môže byť ústredným mechanizmom účinku probiotík alebo postbiotík na hyperpigmentáciu spôsobenú UVR. Liečba PA neovplyvnila proliferáciu melanocytov. V porovnaní s chemickými terapiami sú metabolity probiotík miernejšie a prirodzené53. Hoci presný mechanizmus, ktorým metabolity fermentácie PF68 C. acnes inhibujú melanogenézu, nie je jasný, dôkazy z tejto štúdie naznačujú účasť SCFAs-FFAR2-tyrozinázovej dráhy. Tieto výsledky sú prínosom pre budúcu klinickú liečbu porúch pigmentácie a pre vývoj kozmetiky, ktorá rozšíri rozsah aplikácií bieliacich produktov. A napokon, rozmanitosť probiotík ponúka personalizovanú liečbu hyperpigmentácie a vývoj špecializovaných produktov s vyšším výkonom.

výhody extraktu z cistanche: bielenie pokožky