Depigmentační potenciál lišejníkových extraktů hodnocen in vitro a in vivo testy, část 2
Apr 11, 2023
Podle relevantních studiícistancheje obyčejná bylina, která je známá jako "zázračná bylina, která prodlužuje život". Jeho hlavní složkou jecistanosid, která má různé účinky jako napřantioxidant, protizánětlivéa podporu imunitních funkcí. Mechanismus mezi cistanche a bělením kůže spočívá v antioxidačním účinku cistancheglykosidy. Melanin v lidské kůži je produkován oxidací tyrosinu katalyzovanoutyrosinázaa oxidační reakce vyžaduje účast kyslíku, takže se volné radikály v těle stávají důležitým faktorem ovlivňujícím produkci melaninu. Cistanche obsahuje cistanosid, což je antioxidant a může tak snížit tvorbu volných radikálů v těleinhibující produkci melaninu.
Kromě toho má cistanche také funkci podpory produkce kolagenu, který může zvýšit elasticitu a lesk pokožky a pomoci opravit poškozené kožní buňky. CistancheFenylethanol glykosidymají významný down-regulační účinek na aktivitu tyrosinázy a účinek na tyrosinázu se ukazuje jako kompetitivní a reverzibilní inhibice, která může poskytnout vědecký základ pro vývoj a použití bělicích složek v Cistanche. Proto má cistanche klíčovou roli vbělení kůže. Může inhibovat produkci melaninu, aby se snížilo zabarvení a matnost; a podporují produkci kolagenu pro zlepšení pružnosti a zářivosti pokožky. Vzhledem k širokému uznání těchto účinků cistanche, mnoho kůžeběleníprodukty začaly obsahovat bylinné přísady, jako je Cistanche, aby uspokojily poptávku spotřebitelů, čímž se zvýšila komerční hodnota Cistanche v produktech pro bělení pokožky. Stručně řečeno, role cistanche při bělení kůže je zásadní. Jeho antioxidační účinek a účinek produkující kolagen může snížit zabarvení a matnost, zlepšit elasticitu a lesk pokožky a dosáhnout tak bělícího účinku. Široké použití Cistanche v produktech pro bělení pokožky také ukazuje, že jeho roli v komerční hodnotě nelze podceňovat.
Další informace:
david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501
Detekce inhibice tyrosinázy pomocí TLC bioautografie
Profil TLC umožnil zobrazit hlavní látky obsažené v každém extraktu. Identifikace těchto látek není cílem této práce, ale jako příklad je patrná skvrna kyseliny vulpinové (žlutá pod viditelným světlem) v methanolickém extraktu L. vulpina (Huneck & Yoshimura, 1996) (obr. 2). Bioautografická data odhalila, že několik sloučenin má inhibiční účinky na aktivitu tyrosinázy. Nejpozoruhodnější je, že inhibiční aktivita chloroform-methanolového extraktu C. islandica byla distribuována mezi různé pásy pokrývající široký rozsah polarity (obr. 2A). Naopak, tyrosinázová inhibiční aktivita methanolového extraktu L. vulpina je koncentrována v jednom pásu, který migruje blízko velkého žlutého pásu odpovídajícímu kyselině vulpinové (obr. 2B).
Depigmentační účinky extraktu z lišejníku na buňky MeWO
Buněčná linie lidského melanomu MeWo byla použita jako in vitro model ke zkoumání účinků depigmentace lišejníků. Jako první krok byly buňky podrobeny testu životaschopnosti buněk po vystavení po dobu 48 hodin zvyšujícím se koncentracím methanolových extraktů L. vulpina a chloroform-methanolových extraktů C. islandica. Křivky dávka-odpověď buněčné životaschopnosti umožnily odvodit hodnoty IC50 88 µg/ml (95procentní CI [68–113 µg/ml]) pro L. vulpina a 264 µg/ml (95procentní CI [213–328 µg/ml] ) pro C. islandica. Prahové hodnoty IC05 byly 19 µg/ml (95procentní CI [9–40 µg/ml]) a 51 µg/ml (95procentní CI [31–85 µg/ml]).
Poté test melaninu prováděný na buňkách MeWo, po 72 hodinách vystavení různým koncentracím lišejníkového extraktu, ukázal prudké snížení týkající se kontrol indukovaných oběma extrakty. V těchto experimentech byl jako pozitivní kontrola použit arbutin (8 mM), který snížil obsah melaninu v buňkách na přibližně 50 procent kontrol. Metanolový extrakt L. vulpina indukoval redukci melaninu podobnou redukci arbutinu, ke které došlo již při koncentraci 10 µg/ml (obr. 3). Tato koncentrace je nižší než práh pro cytotoxické účinky naměřený pro tento extrakt, což umožňuje vyloučit možnost specifických škodlivých účinků na buňky. Podobný účinek na obsah melaninu v buňkách byl také pozorován u chloroform-methanolového extraktu C. islandica, ale pouze v koncentraci 50 µg/ml (obr. 3). Avšak také účinná koncentrace tohoto extraktu byla nižší než práh pro cytotoxické účinky.
Fenotypové hodnocení depigmentačních účinků extraktů lišejníků pomocí zebřičky
Modely zebrafish byly použity k dalšímu doložení in vivo účinků inhibice melanogeneze C. islandica a L. vulpina. Pro definování optimální koncentrace pro použití byla první embrya podrobena testu toxicity po vystavení po dobu 48 hodin zvyšujícím se koncentracím methanolových extraktů L. vulpina a chloroform-methanolových extraktů C. islandica.
Poté jsme pozorovali, že když byly ošetřeny subtoxickými dávkami C. islandica a L. vulpina, měly larvy zebrafish redukci pigmentace (obr. 4 a 5). Extrakt z L. vulpina vykazoval vyšší inhibiční aktivitu než C. islandica, jak naznačují data z analýzy obrazu. Logistické regresní křivky poskytly hodnoty IC50 44 µg/ml (42–47 µg/ml) pro chloroform-methanolový extrakt C. islandica a 30 µg/ml (25–36 µg/ml) pro methanolový extrakt L. vulpina (obr. 6). Nakonec byla depigmentační aktivita extraktů C. islandica a L. vulpina také hodnocena v embryích zebrafish pomocí melaninového testu (doplňkové informace).
DISKUSE
Naše studie poukázala na komplex in vitro a in vivo depigmentačních účinků způsobených specifickými lišejníky a extrakčními rozpouštědly. Strategie zvolit oddělené extrakce s různými polaritami rozpouštědel namísto postupné extrakce rozpouštědly se zvyšující se polaritou byla diktována průkopnickým aspektem výzkumu. Studie byla zaměřena na odhalení široce dostupných druhů lišejníků, které by mohly být využity pro jejich depigmentační účinky, s velmi omezenými znalostmi o možné přítomnosti účinných látek a jejich interakcích. Proto jsme přijali metodu frakcionace extraktu, která může zahrnovat určité překrývání složení mezi frakcemi, ale maximalizuje jejich depigmentační účinnost, možná také díky synergickým účinkům.
Pokud jde o inhibici tyrosinázy v bezbuněčných experimentech, naše výsledky potvrzují data z Higuchi et al. (1993), ukazující míru inhibice tyrosinázy 40,4 procenta pro L. vulpina a 13,8 procenta pro C. islandica, pokud jde o naše 86,2 procenta a 42,6 procenta, v tomto pořadí, pravděpodobně kvůli použití kultivovaných lišejníků a různé extrakci solventní. Prokázali jsme nejsilnější aktivitu pro methanolový extrakt z L. vulpina, následovaný chloroform-methanolovými extrakty z C. islandica. Tyto extrakty byly tedy použity ke zkoumání antimelanogenní aktivity melanomových buněk a larev zebřičky. Údaje získané z těchto testů potvrdily údaje z bezbuněčných experimentů a ve všech případech vyvolal nejsilnější účinek methanolový extrakt L. vulpina.
Bioautografický test navíc ukazuje, že různé látky obsažené v těchto lišejnících projevují inhibici tyrosinázy. Přestože jsme neprovedli úplnou charakterizaci extraktů, z literatury známe hlavní lišejníkové látky charakterizující tyto lišejníky: L. vulpina obsahuje atranorin a kyselinu vulpinovou, zatímco C. islandica obsahuje kyselinu lichesterinovou, protolichesterinovou a fumarprotocetrarovou (Culberson, 1969) . Informace o antityrozinázové aktivitě lišejníkových látek v literatuře jsou však poměrně slabé, přičemž pouze v několika případech se podařilo objasnit mechanismy inhibice. Nedávno Brandão a spol. (2017) izoloval kyselinu fumarprotocetrarovou z lišejníku Cladonia verticillate a vykazoval nekompetitivní inhibici aktivity tyrosinázy smíšeného typu, která stoupala se zvyšující se koncentrací, při 0,6 mM kyselina inhibovala aktivitu tyrosinázy o 39,8 procenta.
Prvek, který činí srovnání mezi různými druhy lišejníků obtížným úkolem, je vysoká variabilita chemického složení, která je také vystavena změnám parametrů prostředí, stanovišť a mikroklimatických charakteristik (např. dostupnost vody a světla) (Matteucci et al. , 2017). Tyto rozdíly mohou být základem značných rozdílů v biologické aktivitě lišejníkových fytokomplexů, ve kterých složení nebylo kvantitativně charakterizováno. Proto je nutná další práce na izolaci a kvantifikaci aktivních sloučenin z extraktů, aby se lépe definovaly složky s antityrosinázovou aktivitou. Dosud několik prací zkoumalo možnou antityrosinázovou aktivitu lišejníkových sloučenin (např. Kwong a kol., 2020; Honda a kol., 2016; Lopes, Coelho & Honda, 2018). Například Kim & Cho (2007) zjistili, že methanolové extrakty z Usnea longissima a Usnea esculent ovlivňují tvorbu melaninu nezávisle na jejich antioxidačním působení. Pokud jde o jejich fenolickou strukturu, různé složky jsou pravděpodobně silnými inhibitory tyrosinázy, s mnohem nižším IC50 než má celý extrakt.
Závěrem lze říci, že naše studie poskytuje důkazy o depigmentačních účincích specifických extraktů lišejníků, od inhibice tyrosinázy v bezbuněčných experimentech až po depigmentační účinky in vitro na kultivované buňky a in vivo na larvy zebřičky. Tyto údaje naznačují, že extrakty z lišejníku L. vulpina a C. islandica jsou potenciálními kandidáty pro vývoj farmaceutických a kosmetických produktů pro bělení kůže. Navíc data také naznačují, že L. vulpina by mohla být dobrým zdrojem pro izolaci sloučenin se silnými depigmentačními vlastnostmi. Budoucí cíle v tomto směru budou chemická charakterizace extraktů lišejníků a vyhodnocení aktivity jejich nejslibnějších složek.
DOPLŇUJÍCÍ INFORMACE A PROHLÁŠENÍ
Financování
Tato práce byla podpořena Univerzitou v Janově (FRA2018). Financovatelé neměli žádnou roli v návrhu studie, sběru dat, analýze, rozhodnutí publikovat nebo přípravě rukopisu.
Zveřejnění grantu
Autoři zveřejnili následující informace o grantu: University of Genova: FRA2018.
Konkurenční zájmy
Paolo Giordani je akademický redaktor PeerJ.
Autorské příspěvky
Etika zvířat
Byly poskytnuty následující informace týkající se etických schválení (tj. schvalovacího orgánu a případných referenčních čísel):
Dostupnost dat
Ohledně dostupnosti dat byly poskytnuty následující informace:
Hrubá měření inhibice tyrosinázy jsou k dispozici v doplňkovém souboru.
Doplňkové informace
Doplňující informace k tomuto článku lze nalézt online.
REFERENCE
1. Behera BC, Adawadkar B, Makhija U. 2004. Schopnost některých grafidových lišejníků vychytávat superoxid a inhibovat aktivity tyrosinázy a xanthinoxidázy. Aktuální věda 87:83–87.
2. Boustie J, Tomasi S, Grube M. 2011. Bioaktivní metabolity lišejníků: vysokohorská stanoviště jako nevyužitý zdroj. Phytochemistry Reviews 10:287–307
3. Brandão LFG, Da Silva Santos NP, Pereira ECG, Da Silva NH, Matos M de FC, Bogo D, Honda NK. 2017. Účinky kyseliny fumarprotocetrarové, depsidonu z lichen cladonia verticillaris, na aktivitu tyrosinázy. Orbital - The Electronic Journal of Chemistry 9:256–260
4. Cheli Y, Ohanna M, Ballotti R, Bertolotto C. 2010. Patnáctileté hledání cílových genů transkripčních faktorů spojených s mikroftalmií. Pigment Cell & Melanoma Research 23:27–40.
5. Cornara L, Pastorino G, Borghesi B, Salis A, Clericuzio M, Marchetti C, Damonte G, Burlando B. 2018. Etanolový extrakt Posidonia oceanic (L.) defile moduluje buněčné aktivity s aplikacemi pro zdraví pokožky. Mořské drogy 16:21.
6. Crawford SD. 2015. Lišejníky používané v tradiční medicíně, v sekundárních metabolitech lišejníků: bioaktivní vlastnosti a farmaceutický potenciál. In: Branislav Rankovič. Basilej: Springer International Publishing, 27.–80.
7. Culberson CF. 1969. Chemický a botanický průvodce lišejníkovými produkty. Chapel Hill: The University of North Carolina Press.
8. Culberson CF, Kristinsson HD. 1970. Standardizovaná metoda pro identifikaci lišejníkových produktů. Journal of Chromatography A 46:85–93.
9. Devkota S, Chaudhary RP, Werth S, Scheidegger C. 2017. Domorodé znalosti a využití lišejníků technofilními komunitami nepálského Himálaje. Journal of Ethnobiology and Ethnomedicine 13:15.
10. D'Mello SAN, Finlay GJ, Baguley BC, Askarian-Amiri ME. 2016. Signální dráhy v melanogenezi. International Journal of Molecular Sciences 17(7):1144.
11. Einarsdóttir E, Groeneweg J, Björnsdóttir GG, Harethardottir G, Omarsdóttir S, Ingólfsdóttir K, Ogmundsdóttir HM. 2010. Buněčné mechanismy protirakovinných účinků lišejníkové sloučeniny kyseliny usnové. Planta Medica 76:969–974.
12. Gül¸cin I, Oktay M, Küfrevioğlu OI, Aslan A. 2002. Stanovení antioxidační aktivity lišejníku Cetraria islandica (L) Ach. Journal of Ethnopharmacology 79:325–329.
13. Higuchi M, Miura Y, Boohene J, Kinoshita Y, Yamamoto Y, Yoshimura I, Yamada Y. 1993. Inhibice tyrosinové aktivity kultivovanými lišejníkovými tkáněmi a kousky. Planta Medica 59:253–255.
14. Honda NK, Gon¸calves K, Brandão LFG, Coelho RG, Micheletti AC, Spielmann AA, Canêz LS. 2016. Screening extraktů lišejníků pomocí inhibice tyrosinázy a toxicity proti artemia salina. Orbital: The Electronic Journal of Chemistry 8:181–188–188.
15. Huneck S, Yoshimura I. 1996. Identifikace lišejníkových látek. In: Identifikace lišejníkových látek. Berlín: Springer.
16. Kim MS, Cho HB. 2007. Inhibiční účinky na melanogenezi metanolových extraktů pupečníkové esculenty a usnea longissima. Journal of Microbiology 45:578–582.
17. Kondo T, Slyšení VJ. 2011. Aktualizace regulace funkce melanocytů savců a pigmentace kůže. Odborný posudek dermatologie 6:97–108.
18. Kwong SP, Wang H, Shi L, Huang Z, Lu B, Cheng X, Chou G, Ji L, Wang C. 2020. Identifikace fotodegradovaných derivátů kyseliny usnové se zlepšeným profilem toxicity a UVA/UVB ochranou u normálního člověka L02 hepatocyty a epidermální melanocyty. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 205:111814.
19. Leyden JJ, Shergill B, Micali G, Downie J, Wallo W. 2011. Přirozené možnosti řízení hyperpigmentace. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology 25:1140–1145.
20. Li WJ, Lin YC, Wu PF, Wen ZH, Liu PL, Chen CY, Wang HM. 2013. Biofunkční složky z liriodendron tulipifera s antioxidanty a antimelanogenními vlastnostmi. International Journal of Molecular Sciences 14:1698–1712.
21. Lin C-HV, Ding HY, Kuo SY, Chin LW, Wu JY, Chang TS. 2011. Hodnocení in vitro a in vivo depigmentační aktivity malinového ketonu z Rheum officinale. International Journal of Molecular Sciences 12:4819–4835.
22. Lo CY, Liu PL, Lin LC, Chen YT, Hseu YC, Wen ZH, Wang HM. 2013. Antimelanom a antityrosináza ze složek Alpinia galangal. The Scientific World Journal 2013: Článek 186505.
23. Lopes TIB, Coelho RG, Honda NK. 2018. Inhibice aktivity houbové tyrosinázy orselináty. Chemical and Pharmaceutical Bulletin 66:61–64.
24. Matteucci E, Occhipinti A, Piervittori R, Maffei ME, Favero-Longo SE. 2017. Morfologická variabilita, sekundární metabolit a variabilita ITS (rDNA) v lišejníkových stélkách xanthoparmelie obsahujících kyselinu usnovou zkoumanou v místním měřítku skalního výchozu ve W-Alps. Chemistry & Biodiversity 14:e1600483.
25. Muggia L, Schmitt I, Grube M. 2009. Lišejníky jako pokladnice přírodnin. SIM novinky 85–97.
26. Mukherjee PK, Biswas R, Sharma A, Banerjee S, Biswas S, Katiyar CK. 2018. Validace léčivých bylin na antityrosinázový potenciál. Journal of Herbal Medicine 14:1–16.
27. Nash III TH. 2006. Biologie lišejníků. Cambridge: Cambridge University Press.
28. Parvez S, Kang M, Chung HS, Bae H. 2007. Přirozeně se vyskytující inhibitory tyrosinázy: mechanismus a aplikace v oblasti zdraví kůže, kosmetiky a zemědělství. Fytoterapeutický výzkum 21:805–816.
29. Pastorino G, Marchetti C, Borghesi B, Cornara L, Ribulla S, Burlando B. 2017. Biologické aktivity luštěnin Melilotus officinalis a Lespedeza capitata pro péči o pleť a farmaceutické aplikace. Průmyslové plodiny a produkty 96:158–164.
30. Phinney NH, Solhaug KA, Gauslaa Y. 2018. Rychlé vzkříšení chlorolichenů ve vlhkém vzduchu: specifická hmota thallusu řídí kinetiku rehydratace a reaktivace. Environmentální a experimentální botanika 148:184–191.
31. Základní tým R. 2013. R: jazyk a prostředí pro statistické výpočty. Verze balíčku R 3.0.1. Vídeň: R Foundation for Statistical Computing.
32. Ranković B, Kosanić M. 2015. Lišejníky jako potenciální zdroj bioaktivních sekundárních metabolitů. In: Ranković B, ed. Sekundární metabolity lišejníků. Cham: Springer International Publishing, 1.–26.
33. Solano F. 2014. Melaniny: kožní pigmenty a mnoho dalšího – typy, strukturální modely, biologické funkce a cesty tvorby. New Journal of Science 2014: 1–28.
34. Souza LF, Caputo L, Inchausti De Barros IB, Fratianni F, Nazzaro F, De Feo V. 2016. Pereskia aculeata Muller (Cactaceae) Listy: chemické složení a biologické aktivity. International Journal of Molecular Sciences 17(7):1478.
35. Takayama A, Hata Y, Itakura K, Murase M, Shoji M, Ito M, Sasaki H. 2010. Látky zesvětlující pokožku, inhibitory tvorby melaninu a kosmetika zesvětlující pokožku obsahující kultury nebo extrakty specifických lišejníků. Kód patentu: JP 2010150173 A 20100708.
36. Wang HM, Chou YT, Hong ZL, Chen HA, Chang YC, Yang WL, Chang HC, Mai CT, Chen CY. 2011. Biosložky ze stonků Synsepalum dulcificum Daniell (Sapotaceae) inhibují proliferaci lidského melanomu, snižují aktivitu houbové tyrosinázy a mají antioxidační vlastnosti. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 2:204–211.
37. Wangthong S, Tonsiripakdee I, Monhaphol T, Nonthabenjawan R, Wanichwecharun-gruang SP. 2007. Post TLC vyvíjející techniku pro detekci inhibitoru tyrosinázy. Biomedical Chromatography 21:94–100.
38. Bílý FJ, James PW. 1985. Nový průvodce mikrochemickými technikami pro identifikaci lišejníkových látek. In: Bulletin British Lichen Society. n. 57 (dod.). Londýn: British Lichen Society.
Další informace: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501